Ashley数控刀具丨高速加工发展的必然趋势

　1、首先回顾百年来切削发展史：1900年当时的刀具材料为碳素工具钢，如果加工一根直径φ100mm，长500mm的碳钢轴件，需要100分钟才能完成，而在2000年的今天，刀具材料为硬质合金涂层刀具和立方氮化硼刀具，加工上述同样一根轴，仅需要一分钟完成，切削效率提高100倍。充分说明机床和刀具技术发展到一个新的阶段。切削加工(含磨削)不仅现在而在整个21世纪仍是机械制造业的主导加工方法，绝大部分机械零件需机械加工完成。目前切削加工约占整个机械加工工作量的95%，据有关专家估计，21世纪的切削加工仍将占机械加工的90%以上，因此提高切削加工水平仍然是一个重要的研究课题。

　　2、提高切削效率首先要求机床不断更新换代，高速主轴采用陶瓷轴承，液体静压轴承、空气静压轴承、磁浮轴承后，其主轴转速可达10000-50000转/分;小型机床可达100000转/分。进给速度：滚珠丝杠可达40-60米/分，直线电机可达90-120米/分。可以看出辅助运动已达到了主运动的水平，为高速加工创造了Zui重要的保证条件。再加上刀具新材料、新工艺、新结构的不断研究创新，从而使切削加工进入了高速加工，即新一轮的高速与超高速切削发展新阶段，与50年前的高速切削水平有了一个质的飞跃。

　　3、目前国际上对高速加工尚无统一定义。有两种提法：一种是以切削速度在1000米/分以上称为高速加工。另一种从被加工材料和刀具材料两个方面考虑，即切削速度与进给速度高于常规值的5――10倍的加工方法称为高速加工。举例如下：

　　铣削：CBN铣削铸铁、切削速度可达1000-2000米/分。

　　PCD铣削铝合金、切削速度可达4000-7000米/分。

　　车削：氮化硅陶瓷车削灰铸铁、切削速度可达500-700米/分。

　　CBN车削淬火钢(HRC60)，切削速度可达100-200米/分。

　　CBN车削铸铁刹车盘，切削速度可达700-1000米/分。

　　钻削：整体硬质合金钻头钻灰铸铁，切削速度可达100米/分。

　　攻螺纹：钴高速钢丝锥(M14×1.5)加工可锻铸铁，切削速度可达61米/分。

　　滚齿：硬质合金滚刀加工16MnCr5，切削速度可达350米/分。

　　金属陶瓷滚刀加工16MnCr5，切削速度可达600米/分。

4、高速加工的机理：早期有萨洛蒙“采用较高的切削速度”理论，在1931年曾获德国专利，文中指出：“在一定的切削速度(比常规加工高5-10倍)下，在切削刃处的切屑去除温度将会开始降低……”“这种高速加工将……提高生产率。”实验见图：对于钢铁这种温度降低程度较小，对于铝和其它非金属材料这种温度降低程度较高。实践证明：高速加工与常规加工相比，有许多突出的优点：

①单位时间的材料切除率可增加3-6倍

②切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力的大幅度减少，特别有利于薄壁细筋件(如航空、航天)的高速精密加工

③95-98%的切削热被切屑带走，工件可基本保持冷态;

④高速加工时机床的激振频率特别高，远离“机床-刀具-夹具-工件”工艺系统的固有频率，切削平稳振动小，能加工出非常光洁、精密的零件，例如高速铣削高速车削常可达到磨削水平;

⑤由于切屑是在瞬间被切离工件，工件表面的残余应力非常小，这对航空航天工业产品有特殊重要的意义。