高速切削加工技术的现状及发展趋势

关 伟

辽宁省大连市机械工业职业技术学校

高速切削加工技术的现状及发展趋势

关 伟

辽宁省大连市机械工业职业技术学校

随着机械加工对切削效率和加工质量的要求越来越高，高速切削加工作为一种新型的加工技术，在提高生产率、减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量零件加工方面具有显著的优越性，成为先进制造技术的一个重要发展方向。

高速切削；先进制造；方向

一、高速切削加工技术的发展现状

高速切削的理念源于20世纪30年代德国物理学家Salomon博士的相关研究，提出了高速切削既能够大幅减少切削工时，成倍提高机床效率，又能够避免较高速切削温度下出现剧烈的刀具磨损的假设。高速切削技术的发展经历了理论的产生、机理的探索、应用及成熟四个阶段，现已在生产中广泛应用。

当前，工业发达国家中高速切削加工技术已经成为切削加工的主流，广泛地应用于航空航天、磨具及汽车制造等领域。飞机制造工业中，骨架与机翼的加工采用高速切削技术可把时间缩短为原来的千分之一；磨具制造工业中，采用高速切削技术加工淬硬磨具型腔、铝合金模型等，加工效率高、质量好，减少了后续工序；汽车发动机的缸体，采用高速切削，极大提高了生产效率、降低成本。此外，高速切削技术还应用于精密仪器制造、快速成形等领域。

现阶段，高速切削机床已从单一的高速铣床发展成为高速车铣床、高速钻铣床以及高速加工中心等。美国、日本、德国等国家先后生产了不同规格的高速切削机床，美国Cincinnati-Mil-acr HPMC型号的加工中心，主轴最高转速达20000r/min,最大进给速度30m/min；日本松浦FX-5型号的加工中心，主轴最高转速达30000r/min,最大进给速度25m/min[1]。

我国高速切削加工技术最早应用于轿车工业，20世纪80年代后期相继从美国、德国、日本引进多条具有先进水平的轿车自动化生产线。如从德国引进的一汽大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车的自动生产线，其中大量应用了高速切削技术。[2]近年来，我国在高速切削加工技术上也取得了一些成果。同济大学开展了高速机床关键技术的研究，已有了阶段性的成果；广东工业大学对主轴技术、直线电动机进给系统进行了深入的研究；南京航空航天大学开展钛合金铣削和陶瓷刀具高速车削技术的研究。高速机床方面，由于我国在研究机床的关键部件上落后于市场需求，相关技术尚未掌握，各行业所需的高速切削机床主要依赖于进口。总的来说，国内较国外在高速切削加工上差距较大，随着高速切削的深入研究，高速切削会有更大的潜力和应用前景。

二、高速切削加工技术的展望

高速切削加工技术是一项综合的、系统的加工技术，其特殊性对机床、刀具、监控软件等提出了更高的要求:

（一）高速主轴单元的开发与研制

高速主轴单元要求主轴具有大功率、高转速、高刚性、抗震性、动平衡精度高、良好的热稳定性、先进的冷却系统和可靠的主轴检测系统，作为高速机床的核心部件，其性能直接决定了高速机床的加工性能。

（二）适用于高速切削加工的刀具材料

刀具材料是实现高速切削的关键。高速切削对刀具材料提出了更高的要求，高强度、高可靠性、高抗热震性是刀具材料的研究和开发重点。纳米复合材料与涂层技术协同作用的刀具材料的设计与研发将是高速切削刀具的发展方向[3]。

（三）适用于高速切削加工状态的监控技术

通过对加工情况、刀具状态及各种参数的监控，可以保证产品质量、提高效率、延长刀具使用寿命、保证人员和设备的安全。要充分利用现代化技术建立监控系统、建立工业自动化控制系统，以提高整体的监控技术水平。

（四）建立高速切削工艺数据库

通过高速切削实验建立高速切削工艺数据库，为高速切削的特性、高速切削刀具的选择、切削参数等提供科学的理论依据，使高速切削设备发挥其优势。高速切削工艺数据库的建立，可以加快高速切削技术的推广和应用。

三、结束语

高速切削加工是现代制造的发展趋势，已经成为机械加工的主流。高速切削加工技术是一项复杂的系统工程，必须将机床、刀具、工艺、材料、智能化和故障诊断等多领域相结合，充分发挥高速切削加工技术的优势。因此，对高速切削领域相关技术的研究，对于缩短同工业发达国家的差距具有重要现实意义。

[1]艾兴.高速切削加工技术[M].国防工业出版社，2003

[2]孙季初.用于高速加工的数控系统[J].世界制造技术与装配市场，2000

[3]李合生,曾忠,曹炜.高速切削加工技术及其发展趋势[J].机械设计制造，2005