浅谈高速切削技术在机械制造中的应用

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摘要：高速切削加工技术作为先进实用的制造技术，正成为机械制造中切削加工的主流，具有强大的生命力和广阔的应用前景。文章介绍了高速切削加工技术的优越性及其高速切削加工的应用领域。

关键词：高速切削技术；机械制造；制造技术；零件加工；高速切削刀具 文献标识码：A

中图分类号：TG506 文章编号：1009-2374（2015）32-0047-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.32.026

高速切削技术是现代机械制造中的一项先进制造技术，是一种不同于传统工艺的加工方式。它自20世纪30年代首次被提出以来，已经经过了大量的理论研究和实践探索。近年来，随着现代科学技术的不断完善，高速切削技术得到了显著的发展，作为终加工工序的高速切削加工技术已在机械制造中得到广泛的应用，已经成为了未来机械制造技术的发展趋势，必将广泛应用在各工业

部门，比如装备制造工业、模具工业和航空航天工

业等。

1 高速切削技术的含义

所谓切削是指利用刀具或砂轮等工具对工件上的多余材料、多余设计的部分进行切除和削减的过程。

所谓高速切削是相对常规加工来说的，与常规加工相比，高速切削的进给速度和切削速度都高5～10倍，换句话说，高速切削不是简单地应用大的切削量来提高加工效率的一种加工方式，其特点是快进给、高转速、小步距、小切深。该加工方式对零件加工的过程也实现了创新，不仅实现了对零件的切削加工，还实现了针对不同的加工材料，选用合适的切削速度和刀具材料，用数控设备高速高效地加工零件的过程。

2 高速切削技术的优越性

高速切削技术由于其切削加工机理与常规切削技术不同，其切削速度比常规切削的切削速度几乎高出5～10倍，从而使得高速切削加工技术与传统的切削加工方法相比呈现出许多自身的优势。

与传统切削加工方法相比，该加工方式具有很多优势，比如：

2.1 提高了零件的加工效率

高速切削技术由于与传统加工方式相比其切削速度提高了5～10倍，导致了其进给速度也得到了相应的提升，进而提高了单位时间内的材料切除率，如此一来，零件的加工时间会大大缩短，使得其加工效率明显提高了。另外，高速切削技术还去除了传统加工方式中存在的繁琐步骤，缩短了加工过程中的各个环节的施工时间，与传统加工方式相比，具有巨大优势，进一步提高了加工效率。

2.2 降低了零件加工成本

与传统的切削加工方式相比，高速切削方式具有施工环节少、步骤简单、效率高等优势，不需要经过粗加工、手工研磨等步骤，如此一来使高速切削的单件零件加工时间明显缩短，加工周期大大缩短，加工成本明显降低。

2.3 提高了零件的加工精度

高速切削加工时切削力至少可降低30%，减少了切削热对被加工工件的影响，再加上加工过程中工件积聚热量很少，几乎不会对被加工工件形成影响，导致工件变形。高速旋转的刀具不会造成工艺系统的受迫振动，保证了较好的加工状态，而良好的加工状态不仅减少了刀具与工件间的摩擦，也保持了尺寸的精确性，有效提高了零件的加工精度。

3 高速切削刀具及其材料

高速切削技术的创新之处就是切削速度很快，而切削速度快离不开良好刀具及其材料的支持，这是因为在实际的机床施工过程中，速度越高，对刀具的磨损会越严重，此时选用普通的刀具是无法满足高速切削技术的需要的，必须选用适宜高速切削技术的刀具及其材料，即具有良好的高温力学性能、高的耐热性、良好的抗热冲击性和更高的可靠性的刀具，只有这样才能保证高速切削技术的作用和优势真正地发挥出来。

随着现代科学技术的不断发展，高速加工技术也得到了迅猛发展，与此同时，刀具材料也与时俱进。近年来涌现出了很多新型的刀具材料，并被广泛应用于高速切削技术中。现阶段用于高速加工的刀具材料有很多，比如硬质合金涂层刀具、TiC（N）基硬质合金（金属陶瓷）、金刚石（PCD）、陶瓷刀具、氮化硼（PCBN）等，它们各有其特点，适用于不同工件材料的

加工。

4 高速切削技术的应用

未来切削加工的趋势是高速切削技术，该技术将会被广泛地应用在机械制造业。现阶段高速切削技术已在很多领域获得广泛应用，比如航空、汽车、航天、军事等，高速切削主要应用于以下方面：

4.1 应用于大批量生产领域的加工

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，广泛应用于大批量生产领域中。尤其是在汽车零件的加工行业，高速切削技术的应用更加广泛。随着人们生活水平的提高，对汽车的需求越来越多，各种汽车产品的需求也越来越多，而对于大批量的生产领域的加工来说，高速切削技术是最适合的加工方法，随着汽车产品更新换代周期的缩短，为高速切削技术的发展提供了广阔的应用空间。

4.2 应用于薄壁和细长类零件的加工

由于切削速度高、切削参数小、切削力降低，可有效降低切削热及切削力对工件形状产生的影响，增强加工精度，提高工件质量。尤其是高速切削时径向力大幅减小，特别适用于薄壁和细长类零件的高速精密加工。当前国外采用数控高速切削加工技术加工铝合金、钛合金薄壁零件的最小壁厚可达0.005mm。

4.3 应用于各种难加工材料的加工

有一些难以加工的材料，比如淬硬钢、高锰钢、耐磨铸铁、合金钢等，采用传统的加工方法难以实现真正的加工目的，这是因为采用传统的加工方法加工那些难以加工的材料时，会在切削区产生很高的切削温度，造成刀具急剧磨损，而高速切削技术适宜应用各种难加工材料的加工，采用高速切削加工，切削速度可达100～1000m/min，可有效减少刀具磨损，不但可以大幅度提高生产率，而且可以有效地减少刀具磨损，提高零件加工的表面质量。

4.4 应用于超精密微细加工

超精密微细加工对主轴的转速旋转有着极高的要求，它是指是使用微型刀具对包括金属在内的各种材料进行微细切削加工。而高速切削技术可满足上述条件，实现超精密微细加工，同时还可以保证切削质量符合相关的规范标准，切削刀具和切削速度正好适用于材料的超精密细微的加工。

5 结语

高速切削加工技术随着切削速度的提高，切削力逐渐减小，切削温升逐渐趋缓，加工效率提高，加工表面质量提高，加工成本降低，已经成为目前机械制造业中一项全新的且不断发展的实用技术，也是未来机械制造业的发展方向之一。

目前，高速切削技术在工业发达国家已得到广泛的应用，取得了巨大的经济和社会效益。但由于它自身亦存在着一系列亟待攻克的技术问题，如刀具磨损严重、高速切削用刀具寿命较短、刀具材料价格贵重，还有大量研究、开发工作需要进行。

参考文献

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[3] 艾兴，刘战强，赵军，邓建新，宋世学.高速切削刀具材料的进展和未来[J].综述，2001，（8）.

[4] 李长河，丁玉成，卢秉恒.高速切削加工技术发展与关键技术[J].青岛理工大学学报，2009，（2）.

作者简介：王秀玲（1976-），女，吉林梨树人，长春工业大学人文信息学院副教授，研究方向：机械工程。