金屬高速切削加工技術研究

◎劉會明 許桂珍

隨著我國生產技術的創新發展，在加工領域中，高速切削技術得到了廣泛的應用，已經成為了制造業中的核心技術，不論是工序集約化，還是設備通用化上，均實現了良好的應用效果，大大提高了整體生產效能。在工件加工中，需要使用不同的材料，而材料的不同也存在一個不同的速度范圍，材料適應速度的變化，才能確保不變形、不走樣，加工出想要的形狀。不論是哪一種工件材料，均在實際加工中存在一定高速區，要想實現精準的切削，則需要滿足區域的要求，在這個區域加工生產，就會比較順利，通過高速切削，能夠大幅度減少切削時間，成倍提高機床生產率。

一、切削技術概述

工件的加工需要嚴格進行切削，進行切削加工時，要有優良的技術保證，通過技術應用，保證切削效果，對材料加工時，會使用到各種不同的切削工具，這樣，才能對材料進行精準的加工與生產，生產出人們想要的形狀。切削主要是根據部件要求，對相應材料進行多余層去除，這樣，就能夠達到人們想要的樣子，滿足部件生產需要。機械零件生產、模具生產同樣會使用到切削技術，在工業生產中應用較為廣泛。

切削技術是一項嚴密的技術，對時間有著嚴格的規定，根據不同的部件情況，做好時間設計，技術包含較為全面，主要包括非切削時間和切削時間兩部分時間。非切削時間主要是準備的時間，在整個加工過程中占比大，通過精心的準備，全面提高效率，對后期的精準加工降低了切削時間，要想全面發揮技術作用，就需要通過綜合性的技術研究，全面提高整體工作效率，有效發展好復合加工技術、高速切削技術等，才能大大提高生產效率，滿足不同條件下的生產需要。工業工藝技術不斷提高的同時，也推動了切削技術向更加高效的階段邁進，當前，更加先進的高速切削、復合切削、精密切削等新技術已經被廣泛應用到各種加工領域，在生產中起到了重要的作用，切削加工技術已經達到全新高度，和傳統的切削技術相比較，現代的技術更加高效快速，實現了質的飛躍。隨著技術越來越成熟，更加先進的高速切削、高精切削、微精切削、虛擬切削等已經成為主流，在各個領域發揮了作用。

二、高速切削加工的優越性

1.節省了成本。隨著切削速度的不斷提升，對材料的加工更加精細，材料切除速度較以往提高了許多，工作整體效率大幅提升，從時間成本看，無疑縮短了生產的時間成本，節余了大量的加工時間，有效提高了加工效率，保證了生產質量。

2.提高了精度。進行高速切削的時候，能夠全面解決精細加工，大大提升了整體切削速度，切削力有效控制后，徑向切削力尤為明顯突出，有利于加工鋼性差、壁薄的零部件，保證了成本的節省。切屑速度快，轉動后會排出大量熱量，工件內部熱量降低，保證了工件精度。

3.提高了光潔度。高速切削主軸整體轉速加快，切削系統共組頻率與機床固有頻率相互一致性更強，這樣的技術創新，能夠全面保證表面粗糙零件加工，對于進一步提高零件表明光潔度有促進。

4.延長使用壽命。高速切削加工能夠對各種復雜的材料做好加工生產，傳統生產過程中，會產生電火花，并不安全，也影響刀具的使用壽命，通過技術創新，大大提高了刀具的使用壽命，保證了在恒定負載下順利工作。

三、高速切削加工對刀具的要求

1.對刀柄系統的要求。高速切削的時候，刀柄系統需要維持良好的動平衡，其平衡程度決定了加工的質量與效果，只有全面保證動平衡，才能提高加工效率，在調整轉速時保證相同的離心力，確保對材料的切削精度與速度。刀柄系統由主軸、刀柄、刀具三部分組成，各部分的相互協調，才能確保轉速，進行切削時，要全面顧及到三部分的協調關系，保證同心力，刀和軸連接部位是主要的部位，連接部位性能好壞，直接影響到最后的加工效果，兩個部位連接較好的是1：10 中空短錐刀柄系統。

2.對刀具材料的要求。高速切削加工的時候，刀具材料選擇也是關鍵性技術，材料不同則效果不同，要全面保證刀具材料和工件材料整體性能上的一致性，保證二者能夠相互匹配，要根據不同的材料，選擇性能不同的刀具材料和工件材料，全面考慮到物理性能和化學性能帶來了影響與變化，以此，保證刀具材料最優化，實現科學的切削加工生產，當前，高速切削刀具材料必須要滿足高硬度、高耐熱、高強度需求，這樣，才能保證加工效果，避免刀具的損傷。

四、高速切削加工的關鍵技術

1.高速切削機理研究。高速切削加工技術在實踐中得到了廣泛的應用，其效果較好，通過對比研究，我們發現，高速切削機理具備優勢，從整體加工過程看，切削力、切削熱、刀具磨損程度均降低，全面提高了加工的整體效率，在對高速機床開發設計中，理論上提供了強大的支撐，為未來刀具的性能改善，奠定了基礎性研究方向。

2.高速切削刀具。高速切削對刀具的要求較高，隨著切削速度增加，大大提升了材料的一次切除率，保證加工的時間，提高了生產速度。材料應變率越來越高，與傳統切削條件相比，當前的技術條件更加優越，刀具與工件間接觸面較少，刀具耐熱性、硬度、磨損等技術也在不斷完善，保證了生產的時效性。

3.高速切削機床。切削機床性能決定了加工的質量，機床包括床身、冷卻系統、加工環境等。高速主軸主要是核心部件，可以說，主軸就是機床心臟。高速伺服系統能夠提高生產的精度與準度，全面保證加工速度與質量，避免刀具因磨損產生破壞工件的情況。高精度快速進給系統，是整機的重要部分，與高速伺服系統相同，也是保證刀具可以正常工作的，保護加工過程中不損壞工件。高速CNC 控制系統是信息化處理系統，內部數據處理速度更加提升，要計算機的驅動下，應用程序存儲量發揮了重大的作用。機床床身、工作臺支撐各部位。

五、高速切削的未來應用

隨著高速切削機床和刀具技術的與創新，高速切削加工技術逐漸成為重要的技術，在航天、航海、汽車等產業加工中起到了重要的作用。高速切削加工技術自身優勢越來越明顯，能夠對不容易加工的材料進行切削，刀具材料也有了全面的升級，碳素工具鋼、超高速剛、天然金剛石等已經成為新型材料，廣泛應用到實踐刀具生產中，提高了生產的速度與精度。隨著技術的不斷發展，現階段，切削技術還處在高速發展時期，未來，更加先進的刀具材料將會在硬度和耐磨度上得到廣泛提高，更加擴大了應用范圍。

六、結束語

高速切削加工已經成為主流，全面提高了生產的效率，減少了對環境的污染，只有全面發展新技術，才能推動金屬切削加工技術成果轉化，使其更加符合趨勢，逐步代替傳統方式，推動制造業快速發展。