論高速切削加工

1、論高速切削加工論高速切削加工機(jī)電0804祝艦斌20081100152高速切削加工是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，擁有高效率、高精度及高表面質(zhì)量等特征。本文介紹此技術(shù)的定義、發(fā)展現(xiàn)狀、適用領(lǐng)域以及中國(guó)的需求情況。高速切削加工的定義高速切削加工是面向21世紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車(chē)工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要

2、組成部分。高速切削是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?？梢哉f(shuō)，高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。高速切削加工的優(yōu)點(diǎn)主要在于：提高生產(chǎn)效率、提高加工精度及降低切削阻力。有關(guān)高速切削加工的含義，目前尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，通常有如下幾種觀點(diǎn)：切削速度很高，通常認(rèn)為其速度超過(guò)普通切削的510倍；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在1000020000rmin以上定為高速切削；

3、進(jìn)給速度很高，通常達(dá)1550mmin，最高可達(dá)90mmin；對(duì)于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同；切削過(guò)程中，刀刃的通過(guò)頻率(ToothPassingFrequency)接近于“機(jī)床－刀具－工件”系統(tǒng)的主導(dǎo)自然頻率(DominantNaturalFrequency)時(shí)，可認(rèn)為是高速切削?？梢?jiàn)高速切削加工是一個(gè)綜合的概念。1992年，德國(guó)Darmstadt工業(yè)大學(xué)的H.Schulz教授在CIRP上提出了高速切削加

4、工的概念及其涵蓋的范圍。認(rèn)為對(duì)于不同的切削對(duì)象，過(guò)渡區(qū)(Transition)即為通常所謂的高速切削範(fàn)圍，這也是當(dāng)時(shí)金屬切削工藝相關(guān)的技術(shù)人員所期待或者可望實(shí)現(xiàn)的切削速度。高速切削加工技術(shù)現(xiàn)狀高速切削加工對(duì)機(jī)床、刀具和切削工藝等方面都有一些具體的要求。下面分別從這幾個(gè)方面闡述高速切削加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。機(jī)床設(shè)備現(xiàn)階段，為了實(shí)現(xiàn)高速切削加工，一般釆用高柔性的高速數(shù)控機(jī)床、加工中心，也有釆用專用的高速銑、鉆床。這些設(shè)備的共同之處是：必

5、須同時(shí)具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)材料切削過(guò)程的高速化。高速切削與傳統(tǒng)切削最大的區(qū)別是，“機(jī)床－刀具－工件”系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)切削性能有更強(qiáng)的影響力。在該系統(tǒng)中，機(jī)床主軸的剛度、刀柄形式、刀長(zhǎng)設(shè)定、主軸拉刀力、刀具扭力設(shè)定等，都是影響高速切削性能的重要因素。涂層刀具：CBN和金剛石刀具盡管具有很好的高速切削性能，但成本相對(duì)較高。釆用涂層技術(shù)能夠使切削刀具既價(jià)格低廉，又具有優(yōu)異性能，可有效降低加工成本。現(xiàn)在高速加工用的立銑刀，大

6、都釆用TiAIN系的復(fù)合多層涂鍍技術(shù)進(jìn)行處理，如目前在對(duì)鋁合金或有色金屬材料進(jìn)行干式切削時(shí)，DLC（DiamondLikeCarbon）涂層刀具就受到極大的關(guān)注，預(yù)計(jì)其巿場(chǎng)前景十分可觀；刀具夾持系統(tǒng)：刀具的夾持系統(tǒng)是支撐高速切削的重要技術(shù)，目前使用最為廣泛的是兩面夾緊式工具系統(tǒng)。已作為商品正式投放巿場(chǎng)的兩面夾緊式工具系統(tǒng)主要有：HSK、KM、Bigplus、NC5、AHO等系統(tǒng)。在高速切削的情況下，刀具與夾具回轉(zhuǎn)平衡性能的優(yōu)劣，不僅影響

7、加工精度和刀具壽命，而且也會(huì)影響機(jī)床的使用壽命。因此，在選擇工具系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量選用平衡性能良好的產(chǎn)品。工藝參數(shù)高速加工的切削速度為常規(guī)切速的10倍左右。為了使刀具每齒進(jìn)給量基本保持不變，以保證零件的加工精度、表面質(zhì)量和刀具的耐用度，則進(jìn)給量也必須相應(yīng)提高10倍左右，達(dá)到60mmin以上，有的甚至高達(dá)120mmin。因此，高速切削加工通常是釆用高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給和小切深的切削工藝參數(shù)。由于高速切削的切削余量往往很小，所形成的切屑很薄很輕，把切

8、削時(shí)產(chǎn)生的熱量很快帶走；若釆用全新耐熱性更好的刀具材料和涂層，釆用干切削工藝也是高速切削加工的理想工藝方案。高速切削加工的適用領(lǐng)域高效柔性生產(chǎn)線用高速加工中心組成高效率的柔性生產(chǎn)線(FTL或FML)，具有小型化、柔性突出以及易于變更加工內(nèi)容等顯著特點(diǎn)。為上汽集團(tuán)某發(fā)動(dòng)機(jī)公司利用該生產(chǎn)線加工發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、汽缸蓋、濾清器座等工件的實(shí)例。模具加工為了盡快適應(yīng)新車(chē)型的需要，汽車(chē)車(chē)身覆蓋件模具和樹(shù)脂防沖擋的成形模具等，均必須縮短制作周期和降低生產(chǎn)成

9、本，因此，必須下大力推進(jìn)模具生產(chǎn)高速化的進(jìn)程。上汽集團(tuán)所屬各公司認(rèn)為：與過(guò)去的精加工相比，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度化；同時(shí)必須滿足表面粗糙度、彎曲度的精度要求，為此應(yīng)施以適當(dāng)?shù)氖止ぞ藜庸ぃ捎谇邢魉俣鹊臉O大提高，與過(guò)去的精加工工序相比，加工周期應(yīng)大幅度縮短。適于高速切削的多功能及專用刀具的開(kāi)發(fā)應(yīng)用為了發(fā)揮以車(chē)削加工中心和鏜銑類加工中心為代表的高速切削加工技術(shù)和自動(dòng)換刀功能的優(yōu)勢(shì)，提高加工效率，對(duì)復(fù)雜零件的加工應(yīng)盡可能釆用集中工序的原則，即要求