数控加工工艺基础「数控加工技术的基础知识七－高速加工技术」

1931年德国物理学家萨罗蒙最早提出了高速切削的理论。该理论提出：在常规切削速度范围内，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，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度与工件材料的种类有关。对于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，切削加工不可能进行，要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。

自20世纪60年代起，人们对高速加工的机理研究和应用方面做了许多探索。高速切削加工技术历经了理论探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段。近几年随着高强度、高熔点、高耐磨性刀具材料的推出和超高速电主轴的成功应用，为高速切削加工技术的推广创造了条件。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得越来越广泛的使用，并以取得了重大的技术经济效益。有资料统计，高速切削加工与常规切削加工相比：加工时间可减少约60%，切削速度是常规切削速度的5～10倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70%。

目前高速切削加工技术逐步在制造业推广应用，但要给高速切削下一个确切的定义还比较困难，高速切削加工的切削速度范围较难给出。高速切削加工是一个相对的概念，它与加工材料、加工方式、刀具、切削参数等有很大的关系。

高速切削加工之所以得到制造业越来越广泛的应用，是因为它相对于传统加工方式具有显著的优越性，具体说来有以下特点：

1．提高生产率

高速切削加工中主轴转速和进给速度的提高，可以提高材料的去除率。与传统加工技术相比，高速切削加工主轴转速高，切削进给速度高，切削量小，但在单位时间内的材料切除量却增加了数倍。同时，高速切削加工可加工淬硬零件，许多零件一次装夹可完成粗、半精和精加工等全部工序，对复杂型面加工也可以直接达到零件表面质量要求，进而大大提高加工生产率。

2．改善加工精度和表面质量

高速切削加工的精度很高。高速切削加工机床必须具备高刚性和高精度等性能，同时由于切削力低，工件热变形小，切削深度小，而进给速度较快，加工表面粗糙度很小，切削铝合金时可达Ra0.4～0.6，切削钢件时可达Ra0.2～0.4。

3．减少切削产生的热量

在高速切削加工中，切削过程产生的热量大部分被切屑带走，而不是传到工件中去，因此，工件温升低，热变形、热膨胀小，可以有效的减少工件的热变形。

4．减小切削力

由于高速切削采用较浅的切削深度和较窄的切削宽度，因此与常规切削相比切削力可至少减小30%以上。这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细零件的切削加工成为可能。

5．部分代替某些工艺

常规切削加工不能加工淬火后的材料，淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削加工则可以直接加工淬火后的材料，在很多情况下可完全省去电火花加工、手工磨削等工序，消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工，缩短工艺路线。