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1、 High Speed Cutting邓建新Deng Jianxin2010.11 高速切削的概念和基本原理 高速切削技术，是以比常规高数倍的切削速度对零件进行切削加工的一项先进制造技术。高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。 1931年德国物理学家C. J. Salomom在“高速切削原理”一文中给出了著名的“Salomom曲线”对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。 Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。 他指出，在常规切削速度
2、范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受， 切削加工不 进行， 该 “ ”。 Salomon切削温度与切削速度曲线切削 应 切削速度v/(m/min)切削不 应 0 600 1200 1800 2400 3000980高速 650工具 450Stelite 85016001200800400切削温度/切削 应 高速加工定 无 一定 ，一 高速加工是指 超 材料的刀具， 过极大 提高切削速度和进给速度，提高材料切加工度和
3、加工 currency1的“加工技术。 以切削速度和进给速度界定高速加工的切削速度和进给速度 切削的510倍。 以fifl 速界定高速加工的fifl 速10000 r/min 高速切削是个对的概念，是对常规切削而。高速切削 高速 切削高速 切削高速切削和大进给切削。超高速加工的切削速度范围不的刀具材料工件材料和切削”而， ，高速切削的高速范围国内 家 无。 由于实验件的制，无法 实，但个给后人一个 常的 ， 过个“ ”，在高速 工 ，有 有刀具材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本， 而 大 度提高生产 。 高速加工 种材料的切削速度范围 和 500-1500m/min 最高 2000m/m
4、in 削100200m/min， 100m/min (3565HRC) 100-400m/min 到2000-4000m/min，最高 7500m/min 90-500m/min 150-1000m/min 高速与超高速切削速度范围 10 100 1000 10000切削速度V（m/min）料高速加工的切削速度范围 高速加工切削速度范围不的工件材料而 高速加工切削速度范围随加工”法不 有不 削700-7000 m/min 削300-6000 m/min 削200-1100 m/min 削50-300 m/s Salomon提出高速切削的概念以，高速切削技术的发 了高速切削理论的 应 应 和 应
5、 个。 在生产中到了一定的 应 。 是20世纪80年“以， 工业发 国家投入了大currency1的人力和物力，研究开发了高速切削设备 关技术，20世纪90年“以发 更迅速。美德法国处于领先 位，英日瑞士国亦追踪而上 高速切削 今制造业中一项快速发 的新技术，在工业发 国家，高速切削正一种新的切削加工理念。 人们逐渐 到高速切削是提高加工 的关键技术。 高速切削的 点 随切削速度提高，单位间内材料切增加，切削加工间减少，切削 提高35倍。加工本 降低20-40。 在高速切削加工范围，随切削速度提高，切削力 减少30%以上，减少工件变形。对大型框架件刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件的高度高 加工，高
6、速削是 最有 的加工”法。 高速切削加工，切屑以很高的速度排出，切削 大部分被切屑带走，切削速度提高愈大，带走的 currency1愈多，传给工件的 currency1大度减少，工件整体温升 低，工件的 变形对 小。此，有利于减少加工零件的内应力和 变形，提高加工度， 于敏感材料的加工。 高速切削的 点 速的提高，使切削系 的工 频远离机床的低固有频，加工中鳞刺积屑瘤加工 化残余应力受到抑制。此，高速切削加工 大大降低加工粗糙度，加工 currency1 提高12级。 高速切削 加工 度HRC4565的 件， 高速切削加工 后的模具 减少甚至取“放电加工和削加工，满足加工 currency1的
7、求，加快产品开发周期，大大降低制造本。 航空航天带有大currency1薄壁细筋的大型轻 整体构件加工，材料去 100-180cm3/min。 加工，切削速度 200-1000 m/min 汽工业 高速数控机床和高速加工中心组高速柔性生产线，实多品种中小批currency1的高 生产。 模具制造高速削“替传 的电火花形加工， 提高3-5倍 仪器仪密光学零件加工。高速加工的应 高速切削的应 领域由于高速切削加工具有高生产 ，减少切削力，提高加工度和 currency1，降低生产本并且 加工高 材料许多优点，在汽和 制造业模具业fl承业航空航天业机床业工 机 电极行业中 应 。使上 行业的产品 c
8、urrency1 提高，本大 度降低， 了 优 ，取了大的 。对提高切削加工技术的 ， 机 制造技术的进 具有 远的 。 和内 高速 高速加工中心1 1fl1工 （3 件/月）柔性（零件 数 型 变）汽 高速加工实（日产） b）高速模具加工的过 种模具加工过 比 1 化currency1 2粗 3“ 4 5工 a）传 模具加工的过 1currency1 2粗 3“ 4 处理 5电火花加工6 7工 电极制造 高速加工fi模具制 周期（日产汽）与最fl差值mm加工间 100 %1010.10.010.001粗加工加工工传 加工”法高速切削少currency1工对于型模具，模具加工 到模具 的50%
9、以上。 高速加工 使模具加工 大大减少， 而 降低模具生产本。 高速切削加工的工件材料 有 高温 以 ”增 料 材料的加工， 中以 和 的高速加工最 。有传 切削 加工的材料高速切削都 加工，甚至传 切削很 加工的材料 基 和”增 料在高速切削件下变于切削。高速切削 加工的工件材料 高速切削工fi在削和削， 类高速切削机床的发 使高速切削工范围进一 大， 粗加工到加工， 削削到削 削削削 削。随着 的进一 加，世界 国的制造业都更加积极 应 高速切削技术 高 高度生产。 高速切削的加工工”法 高速切削加工在国内的研究与应 国高速切削加工技术研究 ，20世纪80年“ 期，们切削加工研究组结 刀具
10、材料的研究，比 系 研究了Al2O3基刀具高速 切削（和）的切削力切削温度刀具和 加工 currency1以刀具 形 ，工件材料 45# T10A 高速 fl承 模具 ， HRC50-65，切削速度 100-500m/min， 了有关切削力切削温度模型刀具与 理论加工 currency1变化规 。 高速切削加工在国内的研究与应 高速切削加工在国内的研究与应 20世纪90年“后，们先后 研究了模具高速切削加工技术与 刀具与PCBN刀具和刀具高速切削 和 的切削力刀具 加工粗糙度以 高速切削数 技术。 理工大学研究了高速切削的刀具 与切削力工业学 和大学研究了高速切削机理天大学和大理工大学研究了高
11、速 切削机理上 大学与有关工 研究了 高速削工薄壁件高速削度控制 高速削的温度 变化规 高速 削和削数 。 工业大学研究了高速fifl系 和快速进给系 大学研究了高速削技术都工具研究研究了高速切削刀具的发 和产业化 国高速切削加工技术的研究 有 于 入，但过国 技工 的力，高速切削加工和高速切削机床的基理论研究取了 人 的 ，对促进国高速切削加工技术的发 到了大 。 国高速切削刀具材料有很大的发 ， 是刀具，而且 具备了开发高速切削刀具的 力 但 刚 ”氮化硼TiC(N)基 ( )刀具和超细晶粒 刀具的性 品种与国差距很大。 高速切削刀具制造技术 对落后， 没有形 己 的高速切削刀具制造体系。
12、 有国际知名的工具 商都在国内设 了或独资或 资企业，刀具， 种高速高度和高 靠性的 刚 ”氮化硼TiC(N)基 ( )和 刀具以 刀柄系 80以上由它们提供。 fi差距是高速切削加工 的高性 刀具材料( 材料 技术)刀具制造工技术刀具安技术 处于 ，力 国 己的“高 高度高 靠性与 化”刀具研究开发和产业体系。 国高速切削加工技术最早应 于轿工业，二十世纪八十年“后期， 德国美国法国日本国引进了多具有先进 的轿数控 化生产线， 德国引进的具有九十年“中期 的一汽大众捷 轿和上大众桑塔纳轿 生产线，中大currency1应 了高速切削加工技术。生产线 刀具材料以超 刀具 fi，依靠进口。PCBNSi3N4基 TiCN 刀具加工高度 件，削速度 2200m/min PCD超细 刀具加工 件，削速度 2200m/min， 削速度 80240m/min Si3N4基TiCN 刀具加工锻结构 件，削速度 200m/min。 近年，国航天航空汽 机模具制造行业引进了大currency1加工中心和数控床，都不 度 开始 应 高速切削加工技术， 中模具行业应 多。 上某模具 ，高速削高度 模具型腔，“ fifl 速18000rpm，切削 度2mm，进给速度5m/min 20000rpm，切削 度0.2mm，进给速度8m/min，加工周期 6h， currency1 满足客户求。 工件材料基
