淺談高速切削技術在機械制造中的應用

摘要：高速切削加工技術作為先進實用的制造技術，正成為機械制造中切削加工的主流，具有強大的生命力和廣闊的應用前景。文章介紹了高速切削加工技術的優越性及其高速切削加工的應用領域。

關鍵詞：高速切削技術；機械制造；制造技術；零件加工；高速切削刀具 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG506 文章編號：1009-2374（2015）32-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.026

高速切削技術是現代機械制造中的一項先進制造技術，是一種不同于傳統工藝的加工方式。它自20世紀30年代首次被提出以來，已經經過了大量的理論研究和實踐探索。近年來，隨著現代科學技術的不斷完善，高速切削技術得到了顯著的發展，作為終加工工序的高速切削加工技術已在機械制造中得到廣泛的應用，已經成為了未來機械制造技術的發展趨勢，必將廣泛應用在各工業

部門，比如裝備制造工業、模具工業和航空航天工

業等。

1 高速切削技術的含義

所謂切削是指利用刀具或砂輪等工具對工件上的多余材料、多余設計的部分進行切除和削減的過程。

所謂高速切削是相對常規加工來說的，與常規加工相比，高速切削的進給速度和切削速度都高5～10倍，換句話說，高速切削不是簡單地應用大的切削量來提高加工效率的一種加工方式，其特點是快進給、高轉速、小步距、小切深。該加工方式對零件加工的過程也實現了創新，不僅實現了對零件的切削加工，還實現了針對不同的加工材料，選用合適的切削速度和刀具材料，用數控設備高速高效地加工零件的過程。

2 高速切削技術的優越性

高速切削技術由于其切削加工機理與常規切削技術不同，其切削速度比常規切削的切削速度幾乎高出5～10倍，從而使得高速切削加工技術與傳統的切削加工方法相比呈現出許多自身的優勢。

與傳統切削加工方法相比，該加工方式具有很多優勢，比如：

2.1 提高了零件的加工效率

高速切削技術由于與傳統加工方式相比其切削速度提高了5～10倍，導致了其進給速度也得到了相應的提升，進而提高了單位時間內的材料切除率，如此一來，零件的加工時間會大大縮短，使得其加工效率明顯提高了。另外，高速切削技術還去除了傳統加工方式中存在的繁瑣步驟，縮短了加工過程中的各個環節的施工時間，與傳統加工方式相比，具有巨大優勢，進一步提高了加工效率。

2.2 降低了零件加工成本

與傳統的切削加工方式相比，高速切削方式具有施工環節少、步驟簡單、效率高等優勢，不需要經過粗加工、手工研磨等步驟，如此一來使高速切削的單件零件加工時間明顯縮短，加工周期大大縮短，加工成本明顯降低。

2.3 提高了零件的加工精度

高速切削加工時切削力至少可降低30%，減少了切削熱對被加工工件的影響，再加上加工過程中工件積聚熱量很少，幾乎不會對被加工工件形成影響，導致工件變形。高速旋轉的刀具不會造成工藝系統的受迫振動，保證了較好的加工狀態，而良好的加工狀態不僅減少了刀具與工件間的摩擦，也保持了尺寸的精確性，有效提高了零件的加工精度。

3 高速切削刀具及其材料

高速切削技術的創新之處就是切削速度很快，而切削速度快離不開良好刀具及其材料的支持，這是因為在實際的機床施工過程中，速度越高，對刀具的磨損會越嚴重，此時選用普通的刀具是無法滿足高速切削技術的需要的，必須選用適宜高速切削技術的刀具及其材料，即具有良好的高溫力學性能、高的耐熱性、良好的抗熱沖擊性和更高的可靠性的刀具，只有這樣才能保證高速切削技術的作用和優勢真正地發揮出來。

隨著現代科學技術的不斷發展，高速加工技術也得到了迅猛發展，與此同時，刀具材料也與時俱進。近年來涌現出了很多新型的刀具材料，并被廣泛應用于高速切削技術中。現階段用于高速加工的刀具材料有很多，比如硬質合金涂層刀具、TiC（N）基硬質合金（金屬陶瓷）、金剛石（PCD）、陶瓷刀具、氮化硼（PCBN）等，它們各有其特點，適用于不同工件材料的

加工。

4 高速切削技術的應用

未來切削加工的趨勢是高速切削技術，該技術將會被廣泛地應用在機械制造業。現階段高速切削技術已在很多領域獲得廣泛應用，比如航空、汽車、航天、軍事等，高速切削主要應用于以下方面：

4.1 應用于大批量生產領域的加工

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，廣泛應用于大批量生產領域中。尤其是在汽車零件的加工行業，高速切削技術的應用更加廣泛。隨著人們生活水平的提高，對汽車的需求越來越多，各種汽車產品的需求也越來越多，而對于大批量的生產領域的加工來說，高速切削技術是最適合的加工方法，隨著汽車產品更新換代周期的縮短，為高速切削技術的發展提供了廣闊的應用空間。

4.2 應用于薄壁和細長類零件的加工

由于切削速度高、切削參數小、切削力降低，可有效降低切削熱及切削力對工件形狀產生的影響，增強加工精度，提高工件質量。尤其是高速切削時徑向力大幅減小，特別適用于薄壁和細長類零件的高速精密加工。當前國外采用數控高速切削加工技術加工鋁合金、鈦合金薄壁零件的最小壁厚可達0.005mm。

4.3 應用于各種難加工材料的加工

有一些難以加工的材料，比如淬硬鋼、高錳鋼、耐磨鑄鐵、合金鋼等，采用傳統的加工方法難以實現真正的加工目的，這是因為采用傳統的加工方法加工那些難以加工的材料時，會在切削區產生很高的切削溫度，造成刀具急劇磨損，而高速切削技術適宜應用各種難加工材料的加工，采用高速切削加工，切削速度可達100～1000m/min，可有效減少刀具磨損，不但可以大幅度提高生產率，而且可以有效地減少刀具磨損，提高零件加工的表面質量。

4.4 應用于超精密微細加工

超精密微細加工對主軸的轉速旋轉有著極高的要求，它是指是使用微型刀具對包括金屬在內的各種材料進行微細切削加工。而高速切削技術可滿足上述條件，實現超精密微細加工，同時還可以保證切削質量符合相關的規范標準，切削刀具和切削速度正好適用于材料的超精密細微的加工。

5 結語

高速切削加工技術隨著切削速度的提高，切削力逐漸減小，切削溫升逐漸趨緩，加工效率提高，加工表面質量提高，加工成本降低，已經成為目前機械制造業中一項全新的且不斷發展的實用技術，也是未來機械制造業的發展方向之一。

目前，高速切削技術在工業發達國家已得到廣泛的應用，取得了巨大的經濟和社會效益。但由于它自身亦存在著一系列亟待攻克的技術問題，如刀具磨損嚴重、高速切削用刀具壽命較短、刀具材料價格貴重，還有大量研究、開發工作需要進行。

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作者簡介：王秀玲（1976-），女，吉林梨樹人，長春工業大學人文信息學院副教授，研究方向：機械工程。

（責任編輯：陳 潔）