淺談高速切削技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

摘要：高速切削加工技術(shù)作為先進(jìn)實(shí)用的制造技術(shù)，正成為機(jī)械制造中切削加工的主流，具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。文章介紹了高速切削加工技術(shù)的優(yōu)越性及其高速切削加工的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：高速切削技術(shù)；機(jī)械制造；制造技術(shù)；零件加工；高速切削刀具 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG506 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.026

高速切削技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造中的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是一種不同于傳統(tǒng)工藝的加工方式。它自20世紀(jì)30年代首次被提出以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了大量的理論研究和實(shí)踐探索。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷完善，高速切削技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，作為終加工工序的高速切削加工技術(shù)已在機(jī)械制造中得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了未來(lái)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，必將廣泛應(yīng)用在各工業(yè)

部門(mén)，比如裝備制造工業(yè)、模具工業(yè)和航空航天工

業(yè)等。

1 高速切削技術(shù)的含義

所謂切削是指利用刀具或砂輪等工具對(duì)工件上的多余材料、多余設(shè)計(jì)的部分進(jìn)行切除和削減的過(guò)程。

所謂高速切削是相對(duì)常規(guī)加工來(lái)說(shuō)的，與常規(guī)加工相比，高速切削的進(jìn)給速度和切削速度都高5～10倍，換句話說(shuō)，高速切削不是簡(jiǎn)單地應(yīng)用大的切削量來(lái)提高加工效率的一種加工方式，其特點(diǎn)是快進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速、小步距、小切深。該加工方式對(duì)零件加工的過(guò)程也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件的切削加工，還實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同的加工材料，選用合適的切削速度和刀具材料，用數(shù)控設(shè)備高速高效地加工零件的過(guò)程。

2 高速切削技術(shù)的優(yōu)越性

高速切削技術(shù)由于其切削加工機(jī)理與常規(guī)切削技術(shù)不同，其切削速度比常規(guī)切削的切削速度幾乎高出5～10倍，從而使得高速切削加工技術(shù)與傳統(tǒng)的切削加工方法相比呈現(xiàn)出許多自身的優(yōu)勢(shì)。

與傳統(tǒng)切削加工方法相比，該加工方式具有很多優(yōu)勢(shì)，比如：

2.1 提高了零件的加工效率

高速切削技術(shù)由于與傳統(tǒng)加工方式相比其切削速度提高了5～10倍，導(dǎo)致了其進(jìn)給速度也得到了相應(yīng)的提升，進(jìn)而提高了單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率，如此一來(lái)，零件的加工時(shí)間會(huì)大大縮短，使得其加工效率明顯提高了。另外，高速切削技術(shù)還去除了傳統(tǒng)加工方式中存在的繁瑣步驟，縮短了加工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)的施工時(shí)間，與傳統(tǒng)加工方式相比，具有巨大優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高了加工效率。

2.2 降低了零件加工成本

與傳統(tǒng)的切削加工方式相比，高速切削方式具有施工環(huán)節(jié)少、步驟簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)勢(shì)，不需要經(jīng)過(guò)粗加工、手工研磨等步驟，如此一來(lái)使高速切削的單件零件加工時(shí)間明顯縮短，加工周期大大縮短，加工成本明顯降低。

2.3 提高了零件的加工精度

高速切削加工時(shí)切削力至少可降低30%，減少了切削熱對(duì)被加工工件的影響，再加上加工過(guò)程中工件積聚熱量很少，幾乎不會(huì)對(duì)被加工工件形成影響，導(dǎo)致工件變形。高速旋轉(zhuǎn)的刀具不會(huì)造成工藝系統(tǒng)的受迫振動(dòng)，保證了較好的加工狀態(tài)，而良好的加工狀態(tài)不僅減少了刀具與工件間的摩擦，也保持了尺寸的精確性，有效提高了零件的加工精度。

3 高速切削刀具及其材料

高速切削技術(shù)的創(chuàng)新之處就是切削速度很快，而切削速度快離不開(kāi)良好刀具及其材料的支持，這是因?yàn)樵趯?shí)際的機(jī)床施工過(guò)程中，速度越高，對(duì)刀具的磨損會(huì)越嚴(yán)重，此時(shí)選用普通的刀具是無(wú)法滿足高速切削技術(shù)的需要的，必須選用適宜高速切削技術(shù)的刀具及其材料，即具有良好的高溫力學(xué)性能、高的耐熱性、良好的抗熱沖擊性和更高的可靠性的刀具，只有這樣才能保證高速切削技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)真正地發(fā)揮出來(lái)。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高速加工技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，與此同時(shí)，刀具材料也與時(shí)俱進(jìn)。近年來(lái)涌現(xiàn)出了很多新型的刀具材料，并被廣泛應(yīng)用于高速切削技術(shù)中。現(xiàn)階段用于高速加工的刀具材料有很多，比如硬質(zhì)合金涂層刀具、TiC（N）基硬質(zhì)合金（金屬陶瓷）、金剛石（PCD）、陶瓷刀具、氮化硼（PCBN）等，它們各有其特點(diǎn)，適用于不同工件材料的

加工。

4 高速切削技術(shù)的應(yīng)用

未來(lái)切削加工的趨勢(shì)是高速切削技術(shù)，該技術(shù)將會(huì)被廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造業(yè)?，F(xiàn)階段高速切削技術(shù)已在很多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，比如航空、汽車、航天、軍事等，高速切削主要應(yīng)用于以下方面：

4.1 應(yīng)用于大批量生產(chǎn)領(lǐng)域的加工

高速切削由于其切削加工效率高、零件加工成本低、加工精度高，廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)領(lǐng)域中。尤其是在汽車零件的加工行業(yè)，高速切削技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。隨著人們生活水平的提高，對(duì)汽車的需求越來(lái)越多，各種汽車產(chǎn)品的需求也越來(lái)越多，而對(duì)于大批量的生產(chǎn)領(lǐng)域的加工來(lái)說(shuō)，高速切削技術(shù)是最適合的加工方法，隨著汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代周期的縮短，為高速切削技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用空間。

4.2 應(yīng)用于薄壁和細(xì)長(zhǎng)類零件的加工

由于切削速度高、切削參數(shù)小、切削力降低，可有效降低切削熱及切削力對(duì)工件形狀產(chǎn)生的影響，增強(qiáng)加工精度，提高工件質(zhì)量。尤其是高速切削時(shí)徑向力大幅減小，特別適用于薄壁和細(xì)長(zhǎng)類零件的高速精密加工。當(dāng)前國(guó)外采用數(shù)控高速切削加工技術(shù)加工鋁合金、鈦合金薄壁零件的最小壁厚可達(dá)0.005mm。

4.3 應(yīng)用于各種難加工材料的加工

有一些難以加工的材料，比如淬硬鋼、高錳鋼、耐磨鑄鐵、合金鋼等，采用傳統(tǒng)的加工方法難以實(shí)現(xiàn)真正的加工目的，這是因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)的加工方法加工那些難以加工的材料時(shí)，會(huì)在切削區(qū)產(chǎn)生很高的切削溫度，造成刀具急劇磨損，而高速切削技術(shù)適宜應(yīng)用各種難加工材料的加工，采用高速切削加工，切削速度可達(dá)100～1000m/min，可有效減少刀具磨損，不但可以大幅度提高生產(chǎn)率，而且可以有效地減少刀具磨損，提高零件加工的表面質(zhì)量。

4.4 應(yīng)用于超精密微細(xì)加工

超精密微細(xì)加工對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)有著極高的要求，它是指是使用微型刀具對(duì)包括金屬在內(nèi)的各種材料進(jìn)行微細(xì)切削加工。而高速切削技術(shù)可滿足上述條件，實(shí)現(xiàn)超精密微細(xì)加工，同時(shí)還可以保證切削質(zhì)量符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，切削刀具和切削速度正好適用于材料的超精密細(xì)微的加工。

5 結(jié)語(yǔ)

高速切削加工技術(shù)隨著切削速度的提高，切削力逐漸減小，切削溫升逐漸趨緩，加工效率提高，加工表面質(zhì)量提高，加工成本降低，已經(jīng)成為目前機(jī)械制造業(yè)中一項(xiàng)全新的且不斷發(fā)展的實(shí)用技術(shù)，也是未來(lái)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向之一。

目前，高速切削技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛的應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但由于它自身亦存在著一系列亟待攻克的技術(shù)問(wèn)題，如刀具磨損嚴(yán)重、高速切削用刀具壽命較短、刀具材料價(jià)格貴重，還有大量研究、開(kāi)發(fā)工作需要進(jìn)行。

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作者簡(jiǎn)介：王秀玲（1976-），女，吉林梨樹(shù)人，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院副教授，研究方向：機(jī)械工程。

（責(zé)任編輯：陳 潔）