高速切削加工技術(shù)的分析與應(yīng)用

王福臣，程利鵬

沈陽機(jī)床股份有限公司沈陽第一機(jī)床廠，遼寧 沈陽 110042

高速切削技術(shù)是當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)中使用比較廣泛的一種加工技術(shù)，高速切削技術(shù)正在以前所未有的速度向前發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展前景，可以預(yù)見在不久的將來，高速切削技術(shù)將成為切削加工的主體。因?yàn)樗婕暗剿袡C(jī)械加工的行業(yè)，特別時機(jī)床制造行業(yè)，一個良好的切削刀具將會直接影響到被加工工件的表面質(zhì)量和加工周期，根據(jù)工件的材料選擇合理的高速切削刀具對加工工件的表面質(zhì)量和加工效率也具有很大的影響，所以作為技術(shù)和相關(guān)工作人員必須要研究和分析高速切削原理，只有了解和掌握了高速切削原理，才能充分發(fā)揮刀具的作用和提高加工效率。

1 高速切削加工技術(shù)的優(yōu)勢

高速切削在單位時間內(nèi)對加工工件的材料切除率有了顯著的提高，從而改善了機(jī)械加工傳統(tǒng)的加工效率；高速切削當(dāng)速度達(dá)到臨界點(diǎn)后，整個切削力就能降低30%左右，減少了很多徑向切削力，這就有利于一些薄壁件和剛性較差的零部件加工；由于高速切削加工有著傳統(tǒng)工藝無法比的速度，切削熱還沒有傳給工件，就已被切屑飛速帶走，確保了工件冷態(tài)，所以說高速切削加工特別適用于一些易熱變形的加工零件；高速切削加工切削比較平穩(wěn)，也可以加工一些精密、表面粗糙度要求較高的零件；高速切削加工還能加工比較難以加工的材料，降低加工成本和提高加工效率。

2 高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用

伴隨著高速切削加工技術(shù)逐步進(jìn)入機(jī)械加工行業(yè)，高速切削加工技術(shù)對傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)生很大的影響，高速切削加工技術(shù)完全改變了傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝整個流程。如我單位生產(chǎn)的某種數(shù)控車床的床身，由于受到機(jī)床結(jié)構(gòu)的限制，床頭箱結(jié)合面比淬火導(dǎo)軌面高210mm，床頭箱結(jié)合的前端面與淬火導(dǎo)軌前端面相距400mm，而且導(dǎo)軌面淬火硬度HRC52，精度的要求又很高，床身總重量25.5t，如果還使用傳統(tǒng)的切削加工方法，導(dǎo)軌淬火－粗磨導(dǎo)軌－精銑其它面－精磨導(dǎo)軌面和床頭箱結(jié)合面，粗磨由于受到床身結(jié)構(gòu)和重量的限制，不可能實(shí)現(xiàn)，就是用精磨機(jī)床代替粗磨，由于磨削量比較大，磨削時間長，砂輪易撞到床頭箱結(jié)合面上，與同行們對高速切削刀具進(jìn)行研究，采用可轉(zhuǎn)位刀片CBN的刀具，對淬火導(dǎo)軌面進(jìn)行精銑，消除淬火對導(dǎo)軌面產(chǎn)生變形，留很少的加工余量進(jìn)行精磨，即提高了加工效率，問題又得到解決。高速切削在精加工中以銑代磨在我單位對某些零件也得到應(yīng)用，如小型直線導(dǎo)軌的床身、底座和橫梁。目前某單位刀具代理商正與沈陽第一機(jī)床廠共同對高速切削刀具在粗加工中應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，從試驗(yàn)的結(jié)果來看，加工效率至少提高35﹪，沈陽第一機(jī)床廠正準(zhǔn)備推廣應(yīng)用這一技術(shù)。機(jī)械加工在各國制造業(yè)中影響力很大的加工業(yè)之一，可以說機(jī)械加工技術(shù)代表著一個國家工業(yè)技術(shù)水平的高低，一個國家沒有高水平的機(jī)械加工技術(shù)，就不可能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這個國家就不會有較強(qiáng)的工業(yè)和較強(qiáng)的國力。

高速切削加工技術(shù)在機(jī)床制造業(yè)，其主要表現(xiàn)在：1）高速切削能夠提高整個加工效率，不僅機(jī)床轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給快，而且粗、精加工能夠一次完成，一定程度上提高了工件制造的生產(chǎn)率。如果在結(jié)合CAD/CAM技術(shù)，工件的制造周期就能縮短約35%的時間；2）高速切削加工可代替磨削加工；3）對于一些復(fù)雜曲面的零件和結(jié)構(gòu)特殊的工件，利用高速切削技術(shù)作精加工，可取得以銑代磨的加工效果。采用高速切削后，不僅能夠滿足工件表面質(zhì)量的要求，而且還能提高加工效率。

3 高速切削加工對切削刀具的要求

對刀具材料的要求，在高速切削時，產(chǎn)生的切削熱和對刀具磨損都比較小，所以高速切削使用刀具材料的選擇，主要表現(xiàn)在：1）耐磨性和高硬度，刀具硬度一定要高于加工工件的硬度，通常都是在60HRC以上。刀具的硬度和耐磨性成正比，硬度越高耐磨性就會越好；2）高的韌性和強(qiáng)度，刀具要具備較高的韌性和強(qiáng)度，以便承受振動、切削力和沖擊，防止刀具脆性崩刃和斷裂；3）抗熱沖擊性和高的耐熱性能，高速切削時一般都有著很高溫度，所以刀具要選擇氧化溫度高、熔點(diǎn)高、抗熱沖擊性能強(qiáng)、耐熱溫度好材料；4）良好的高溫力學(xué)性能，刀具材料要求具有很高的高溫力學(xué)性能，如高溫硬度、高溫韌性及高溫強(qiáng)度等；5）刀具材料要滿足新型材料加工和難加工材料的需要。對刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的要求，除了刀具材料的正確選擇外，正確選擇刀具結(jié)構(gòu)、切削刃的幾何參數(shù)及刀具的斷屑方式等，對高速切削的效率、表面質(zhì)量、刀具壽命及切削熱量的產(chǎn)生都有很大的影響。刀具系統(tǒng)必須要有良好的平衡狀態(tài)和安全性。刀柄是高速切削加工的一個關(guān)鍵部件，它是傳遞機(jī)床的動力和精度。高速切削加工時既要保證加工精度，又要保證高的加工效率，還要保證安全可靠。

4 高速切削加工的經(jīng)濟(jì)性分析

有以下幾個方面的因素可以體現(xiàn)高速切削加工良好的經(jīng)濟(jì)型性，零件的單件加工時間縮短；工序的集約化，可以在同一臺機(jī)床上，一次加工裝卡完成零件所有的粗加工，半精加工和精加工；將CAD/CAM技術(shù)一體化集成應(yīng)用，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)，設(shè)計(jì)與制造周期；可以加工剛性差的零件，提高了刀具的耐用程度和機(jī)床利用率；零件加工精度高，表面質(zhì)量好，刀具成本低，節(jié)省了換刀輔助時間以及刀具刃磨費(fèi)用，這些都是采用高速切削加工所能去的較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)。

5 結(jié)論

為了充分發(fā)揮高速切削在加工中心和數(shù)控銑床的作用，在保證工件加工質(zhì)量的前提下，要優(yōu)先選擇高速切削刀具和優(yōu)化切削參數(shù)。刀具的選用與普通機(jī)床不同，要完全從高速的角度考慮問題，才能使高速切削達(dá)到目的。

[1]《實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)》編委會.實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)[M].兵器工業(yè)出版社，1995.

[2]陳錫渠主編.現(xiàn)代機(jī)械制造工藝[M].清華大學(xué)出版社，2006.

[3]王貴成主編.高速加工工具系統(tǒng)[M].國防工業(yè)出版社，2005.

[4]《SANDVIK》和《MITSUBISHI》銑削刀具樣本，2006.