高速切削工藝（一）

自20世紀30年代德國Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以來，經過50年代的機理與可行性研究，70年代的工藝技術研究，80年代全面系統的高速切削技術研究，到90年代初，高速切削技術開始進入實用化，到90年代後期，商品化高速切削機床大量湧現，21世紀初，高速切削技術在工業發達國家得到普遍應用，正成為切削加工的主流技術。

根據1992年國際生產工程研究會(CIRP)年會主題報告的定義，高速切削通常指切削速度超過傳統切削速度5-10倍的切削加工。因此，根據加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度範圍也不同。高速切削包括高速銑削、高速車削、高速鑽孔與高速車銑等，但絕大部分應用是高速銑削。目前，加工鋁合金已達到2000-7500m/min；鑄鐵為900-5000m/min；鋼為600-3000m/min；耐熱鎳基合金達500m/min；鈦合金達150-1000m/min；纖維增強塑料為2000-9000m/min。

高速切削是一項系統技術，圖1顯示了影響高速技術的各方面因素，企業必須根據產品的材料和結構特點，購置合適的高速切削機床，選擇合適的切削刀具，採用最佳的切削工藝，以達到理想的高速加工效果。

二、高速切削的特點與應用

實踐表明，高速切削具有以下加工特點：

切削力降低工件熱變形減少有利於保證零件的尺寸、形位精度已加工表面質量高工藝系統振動減小顯著提高材料切除率加工成本降低

高速切削的上述特點，反映了在其適用領域內，能夠滿足效率、質量和成本越來越高的要求，同時，解決了三維曲面形狀高效精密加工問題，並為硬材料和薄壁件加工提供了新的解決方案。

高速切削在航空航天業、模具工業、電子行業、汽車工業等領域得到越來越廣泛的應用。在航空航天業主要是解決零件大余量材料去除、薄壁件加工、高精度、難加工材料和加工效率等問題，特別是整體結構件高速切削，既保證了零件質量，又省去了許多裝配工作；模具業中大部分模具均適用高速銑削技術，高速硬切削可加工硬度達50-60HRC的淬硬材料，因而取代了部分電火花加工，並減少了鉗工修磨工序，縮短了模具加工周期；高速銑削石墨可獲得高質量的電火花加工電極。高速切削的高效率使其在電子印刷線路板打孔和汽車大規模生產中得到廣泛應用。目前，適合高速切削的工件材料有鋁合金、鈦合金、銅合金、不鏽鋼、淬硬鋼、石墨和石英玻璃等。

三、高速切削機床

高速切削要獲得良好的應用效果，必須將高性能的高速切削機床、與工件材料相適應的刀具和對於具體加工對象最佳的加工工藝技術相結合。高速切削機床是高速切削應用的基本條件。

高速銑床的主軸轉速一般在18,000rpm以上，30,000-60,000rpm也已在工業中實際應用，功率在十幾至幾十千瓦，高速狀態下達到最大功率，但扭矩降到最小，同時許用的銑刀直徑也將減小。高動態的進給驅動直線工作進給速度一般在20-40m/min，採用直線電機的驅動速度在60-120m/min，加速度1-2g。迴轉工作台速度可達360rmp，迴轉加速度達47°/s2，基本滿足高速五坐標聯動加工。

機床主軸和床身要有良好的剛性，優良的吸振特性和隔熱性能。人造大理石床身具有很高的熱穩定性，良好的吸振性能，並能根據需要製作最合理的機床結構。研究表明人造大理石的吸振性是鑄鐵的6倍左右。