高速切削加工技術(shù)研究

胡冬生

摘 要：切削加工是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。高速切削技術(shù)不只是一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，它的發(fā)展和推廣應(yīng)用將帶動整個制造業(yè)的進(jìn)步和效益的提高。隨著機(jī)械加工對切削效率和加工質(zhì)量的要求越來越高，高速切削加工作為一種新型的加工技術(shù)，不但能夠高效率的減少資源的使用，也可以有效的減輕對環(huán)境的污染，在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用比較多。

關(guān)鍵詞：高速;切削;加工;技術(shù)

高速切削加工方法是綠色切削技術(shù)中經(jīng)常使用的一種，在提高生產(chǎn)率、減少熱變形和切削力以及實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量零件加工方面具有顯著的優(yōu)越性。在機(jī)械加工工程中，在應(yīng)用高速度切割削減技術(shù)展開機(jī)械設(shè)備切削時，高速加工作為模具制造中最為重要的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進(jìn)制造技術(shù)。與傳統(tǒng)切削加工相比，高速加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%～50%， 切削力降低了40%，刀具的切削壽命提高了80%.隨著切削速度的提高，單位時間毛坯材料的去除率增加，切削時間減少，加工效率提高，從而縮短了產(chǎn)品的制造周期，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

一、高速切削加工的優(yōu)勢分析

（一）提供機(jī)械零件加工質(zhì)量。高速切削加工是機(jī)械制造中最主要的加工方法。雖然毛坯制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝應(yīng)用日廣，但由于切削加工的適應(yīng)范圍廣，且能達(dá)到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機(jī)械制造工藝中仍占有重要地位。如今，高速切削加工已進(jìn)入了一個以高速切削為代表的新的發(fā)展階段，由于高速切削加工能極大地提高材料的切除率和零件的加工質(zhì)量。在進(jìn)行機(jī)械高速切削加工的時候，當(dāng)機(jī)械切削的速度到達(dá)一定的數(shù)值之后，機(jī)械切削的力度差不多平均降到30%左右，特別是直徑方向的機(jī)械切削力會較大程度的降低，因此能夠幫助加工一些剛性比較低的，壁比較薄的零部件的高速度精細(xì)加工。

（二）能夠降低加工成本。高速切削技術(shù)作為模具加工中的一種先進(jìn)制造技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。如何在加工質(zhì)量、加工效率和加工成本之間尋求側(cè)重及平衡，也是降低加工成本的一個有效途徑。隨著切削速度的進(jìn)步，單位時間內(nèi)的材料切除率增加，切削加工時間減少，從而可大幅度進(jìn)步加工效率，降低加工本錢。 因而成為當(dāng)今金屬切削加工的發(fā)展方向之一。模具企業(yè)要縮短制造周期并降低成本，必須廣泛采用先進(jìn)切削加工技術(shù)，而代表先進(jìn)制造技術(shù)的高速切削技術(shù)的出現(xiàn)，滿足了現(xiàn)代模具加工的要求與特點(diǎn)。

（三）能夠提高加工效率。高速切削的速度范圍定義在這樣一個給切削加工帶來一系列優(yōu)點(diǎn)的區(qū)域。這個切削速度區(qū)比傳統(tǒng)的切削速度高得多，因此也稱超高速切削。通常把切削速度比常規(guī)高出5-12倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削，單位時間材料切除率可提高3～8倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時，可使加工時間大大減少。對比傳統(tǒng)模具加工中的電火花加工，高速切削節(jié)省了電極設(shè)計加工的過程，加工精度顯著提高，大幅度減少甚至取消了鉗工的拋光量與打磨配研量，加工效率得到大幅度的提高。例如，目前的模局加工主要還是以普通機(jī)加工和電火花加工為主。工藝繁瑣、效率低、周期長，而高速切削技術(shù)以其高速、高質(zhì)、能直接加工淬硬鋼的特點(diǎn)，在縮短模具制造周期并降低成本方面有著很光明的應(yīng)用前景。

二、高速切削加工需掌握的關(guān)鍵技術(shù)

（一）機(jī)床的選擇。 高速機(jī)床是數(shù)控機(jī)床的高速切削加工技術(shù)中做到高速度加工生產(chǎn)的基本前提和要求。一個國家高速機(jī)床的設(shè)計和使用在很大程度上體現(xiàn)該國家的數(shù)控高速加工的水平。為了適應(yīng)粗精加工、輕重切削和快速移動，同時保證高精度，性能良好的機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。因此，應(yīng)選用具有足夠精度和剛度的機(jī)床。必要時可以采取補(bǔ)償校正的方法，如在螺紋磨床或滾齒機(jī)上，根據(jù)事先測得的機(jī)床傳動鏈誤差加裝誤差校正裝置，以校正機(jī)床的傳動系統(tǒng)誤差。

（二）加工刀具相關(guān)技術(shù) 。高速銑削大多采用硬質(zhì)合金刀具。在保證安全和滿足加工要求的條件下，刀具懸伸盡可能短，刀體中央韌性要好。刀柄要比刀具直徑粗壯，連接柄呈倒錐狀，以增加其剛性。盡量在刀具及刀具系統(tǒng)中央留有冷卻液孔。刀具技術(shù)從一開始就相輔相成共同發(fā)展，可以毫不夸張的說，只有刀具技術(shù)和機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，才推進(jìn)了高速切削技術(shù)。高速切削刀具應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性要保證加工刀具的結(jié)構(gòu)在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的動平衡和刀具壽命，為達(dá)到這一目的，必須采用帶有動平衡裝置的刀具，即在刀套表面 安裝機(jī)械滑塊或采用流體動平衡設(shè)計，或采用整體刀具形式，確保刀體與刀套的安裝間隙最小。精加工中一般遵循不換刀原則以保證精度。由于不同型面過渡區(qū)的圓弧半徑較小，加工刀具的半徑等于或小于過渡圓弧半徑，從目前國內(nèi)模具生產(chǎn)的情況來看，加工工藝在很大程度上還制約了高速加工模具的應(yīng)用

（三）切削加工參數(shù)的選擇。要重新考慮權(quán)衡和公道選用相應(yīng)的切削參數(shù)，以使高速干式切削加工過程的動態(tài)穩(wěn)定性滿足加工要求。實(shí)際高速切削選擇切削用量時，應(yīng)選擇較高的切削速度，較小的進(jìn)給速度和切深更有利于提高表面粗糙度。可根據(jù)切削負(fù)載或切削力的變化調(diào)整轉(zhuǎn)速和進(jìn)給，以最優(yōu)化的切削參數(shù)、切削路徑完成加工。粗加工采用變速切削可有效地減小機(jī)床負(fù)載、提高切削效率，精加工采用變速切削優(yōu)化切削質(zhì)量、提高切削效率。切削加工參數(shù)對于機(jī)械工件材質(zhì)硬度的變化、切削深度的不同、刀具磨損狀況、切削液流量變化等因素，都將導(dǎo)致實(shí)際切削工況偏離理想狀態(tài)。因此，正確合理地選擇切削參數(shù)，對確保產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率，降低制造成本、保證數(shù)控機(jī)床安全運(yùn)行和提高綜合效益是十分重要的。

三、結(jié)束語

高速切削技術(shù)是切削技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，不同的切削材料有著不同的高速切削速度和加工參數(shù)。這里包含了高速軟切削、高速硬切削、高速濕切削和高速干切削等等，高速切削機(jī)理，高速切削工藝的研究已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。只有在相關(guān)技術(shù)充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，建立起來的高速切削技術(shù)才具有真正的意義。

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