高速加工的概念与特点

1）高速加工的概念

高速加工是一个相对的概念，由于不同的加工方式、不同工件材料有不同的高速加工范围，很难就高速加工的速度给出一个确切的定义。概括地说，高速加工技术是指采用超硬材料的刀具与磨具，利用能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，以极高的切削速度来达到提高材料切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。

图10-6　高速切削概念示意图

德国切削物理学家Salomon于1931年提出的著名切削理论认为：一定的工件材料对应有一个临界切削速度，在该切削速度下其切削温度最高。如图10-6所示，在常规切削速度范围内（图10-6中A区）切削温度随着切削速度的增大而提高，当切削速度达到临界切削速度后，随着切削速度的增大切削温度反而下降。Salomon的切削理论给人们一个重要的启示：如果切削速度能超越切削“死谷”（图中B区）在超高速区内（图10-6中C区）进行切削，则有可能用现有的刀具进行高速切削，从而可大大地减少切削工时，成倍地提高机床的生产率。

不同的材料高速切削速度的范围也不同，几种常用的材料如铝合金为2 000～7 500m／min，铜为900～5 000m／min，钢为600～3 000m／min，灰铸铁为800～3 000m／min，钛为150～1 000m／min。与之对应的进给速度一般为2～25m／min，高的可达60～80m／min。

2）高速加工的特征(www.xing528.com)

高速加工的速度比常规加工速度几乎高出一个数量级，在切削原理上是对传统切削认识的突破。由于切削机理的改变，而使高速加工产生出许多自身的优势，表现优越的有如下切削特征。

（1）切削力低。由于加工速度高，使剪切变形区变窄，剪切角增大，变形系数减小，切屑流出速度加快，从而可使切削变形减小，切削力比常规切削降低30%～90%，刀具耐用度可提高70%，特别适合于加工薄壁类刚性较差的工件。

（2）热变形小。切削时工件温度的上升不会超过3℃，90%以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，特别适合于加工细长、易热变形的零件和薄壁零件。

（3）材料切除率高。在高速切削时其进给速度可随切削速度的提高相应提高5～10倍。这样，在单位时间内的材料切除率可提高3～5倍，适用于材料切除率要求大的场合，如汽车、模具和航天航空等制造领域。

（4）高精度。由于高切速和高进给率，使机床的激振频率远高于机床-工件-刀具系统的固有频率，使加工过程平稳、振动小，可实现高精度、低粗糙度加工，非常适合于光学领域的加工。

（5）减少工序。许多零件在常规加工时需要分粗加工、半精加工、精加工工序，有时机加工后还需进行费时、费力的手工研磨，而使用高速切削可使工件加工集中在一道工序中完成。这种粗精加工同时完成的综合加工技术，叫做“一次过”技术（One pass maching）。