高速切削技术及其在模具加工中的应用
高速切削在模具加工中的应用分析
高速切削在模具加工中的应用分析发表时间：2016-08-23T14:11:40.193Z 来源：《电力设备》2016年第11期作者：曾宝平[导读] 高速切削技术（High Speed Cutting，HSC)凭借其效率、精度以及表面质量高等特点。
曾宝平（佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司广东佛山）摘要：高速切削是一种先进的制造技术，目前已在航空、汽车、模具工业等多个领域中被广泛应用。
在模具加工上，高速切削具有较高的应用价值。
高速切削技术的研究成为先进制造技术的研究焦点。
本文就高速切削技术在模具加工中的应用优势、应用条件进行分析。
关键词：高速切削；模具；加工；应用高速切削技术（High Speed Cutting，HSC)凭借其效率、精度以及表面质量高等特点，成为了近年来被广泛应用的先进加工技术[1]。
高速切削技术中的“高速”是一个相对概念，不同加工方法与加工材料，加工时所用的切削速度也是不同的，不可简单用某一具体切削速度来定义。
但是，从实际应用情况来分析，高速切削中的“高速”，既是一个技术指标，也是一个经济指标，能在一定程度上提升加工产品的经济效益。
在模具领域中，高速切削通常应用典型的高转速、多速进给、低切深的加工模式，尤其在淬火钢件的加工上，其效果更为显著[2]。
1 高速切削技术的应用优势因为切削速度得到了较大提升，切削加工的生产率也随之提升，对比常规切削技术，高速切削技术的应用优势主要体现于：（1）因为切削速度的提升，单位时间例材料切除率提高了，加工时间缩短了，加工效率获得了较大提升，加工成本也随之减少；（2）随着切削速度的提升，切削力有所减弱，可用于切削刚性较差的薄壁零件；（3）切削加工过程中，切屑快速排出并带走热量，切削速度越快，所带走的热量就越多，有效降低了传给工件的热量，有助于预防加工零件因过热而变形；（4）从动力学角度分析，切削速度的提升，切削系统的工作频率大于机床低阶固有频率，大大降低了加工表面的粗糙度；（5）高速切削技术可用于加工淬火钢件，能够减少放电加工与磨削加工，进而满足加工质量的要求。
高速切削技术及其在模具制造中应用
Ｄ与主轴最大转速 ｎ的乘积 ）来定
（１）切削力低
义高速切 削加工 。Ｄｎ值达 （５～
由于切削速度 高，导致剪切变
２ＯＯ０） ×１０ ｍｍ．ｒ／ｍｉｎ时为高速 形区狭窄 、剪切角增大、变形系数
切削加工 。
减小和切 屑流 出速度快 ，从而使切
（５）从刀具和主轴的动力学角 削变形减小 、切削力降低。尤其是
高速切削技术
ＨＩＧ Ｈ ＳＰＥＥＤ Ｃ ＵＴＴ ＩＮＧ ＴＥＣ Ｈ Ｎ０ ＬｏＧ Ｙ Ａ ＮＤ ＩＴＳ Ａ ＰＰＬＩＣＡＴ１０ Ｎ ＩＮ Ｍ ０ ＬＤ Ｍ Ａ Ｎ Ｕ ＦＡＣ ＴＵＲ Ｅ
口 李长河 蔡光起
摘 要：论述 了高速切削的概念和优越性以及高速切 削技术的发展 现状 。并分析 了高速切 削技术在模具制造 中的应用及高速切 削机床发展趋势 。
７０ 模具 工程 ＭＯＵＬＤ＆ＤＩＥ ＰＲＯＪＥＣＴ ２００７年第４期 【总第７３期 ｌ
切削加工定义为高速切削加工 。 许 多自身 的优势 。与传统的切削加
（４）从主轴设计 的观点 ，以Ｄｎ 工方法相 比，高速 切削具 有无可 比
值 （主轴轴径或主轴轴承内径尺寸 拟 的优越性 ，主要表现在【 · 】：
Ｃａｒ１．Ｊ．Ｓａｌｏｍｏｎ博 士 １９２９年 进 行 切削速度再增大 ，切削温度反而下 削速度进一步提高 ，超过 这个速度
的超高速切削模拟 试验 ，并 于 １９３１ 降 ，并 指出 之值与工件材 料的种 范 围后，切削温度反而降低 ，同时
年 ４月发表了著名的超高速切 削理 类有关，对于每一种工 件材料 ，存 切削力也会大幅度降低。他认 为对
（２）对铣 削加 工而 言 ，以刀具 夹持装置达 至０平衡要求时的速度来 定 义高速切 削加工 。根据 ＩＳ０１９４０ 标准 ，主轴转 速高 于 ８０００ｒ／ｒｎｉｎ为 高速切 削加工 。
高速切削技术研究
高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。
该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。
在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。
这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。
此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。
高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。
研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。
2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。
此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。
3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。
4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。
5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。
然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。
因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。
总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。
高速切削技术及其在模具工业中的应用
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高速加工在模具制造中的应用
关键 词 模 具 ； 速 加 工 ； 具 高 刀
近年 来 ， 模具 的加 工 技术 越 来 越受 到 人 们 的广
术做 支持 ， 设备 运 行成本 高 。 加工 模具 需要 具体 解决
以下 问题 ：
泛关注 ， 模具 的高 速切削逐 渐代 替 电火花 精加 工 。 高
速 切 削生 产 已逐 渐 成 为模 具 制 造 的 大趋 势 ， 大 大 可 提高模 具生 产效 率 和质量 。 １ 高速切 削 的优点 １ ）刀 具 的 高转 速 和机 床 的高 进 给 以及 高 加 工 速度 ， 可大 大提 高金 属 的切 除 。 ２ ）高速 切削 可减 小切 削力 率 ； ３ ）高 速 切 削 热 大 部 分 由 切 削 带 走 ， 件 发 热 工
度。
４ ）高 速切 削减 少振 动 ， 提高 加工 质量 。 可 ２ 高 速加 工应 用于模 具 加工 的效 益
１ ）快 速粗 加工 和半 精加 工 ， 高 了加工 效率 。 提 ２ ）高速 高精 度加 工 硬切 削代 替光 整 加工 ， 面 表
质 量 高 ， 状 精 度 提 高 ， Ｅ Ｍ 加 工 提 高 效 率 ５ 形 比 Ｄ ０
工 ； 加 工 模 具 要 用 小 直 径 刀 具 ， 床 一 般 要 达 到 精 机 １ ０ ２ ０ ｐ ５０ ０ ００ ０ｒ ｍ。通 常 主轴 转 速在 １ ０ ｐ ００ ０ｒ ｍ 以下 的机 床 可 以进 行粗 加 工 和 半精 加 工 ， 不 到精 达 加 工 的 精 度 ； 法 达 到 ４ ０ｍ／ ｎ以 上 的 切 削 速 无 ０ ｍｉ
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析摘要：在模具制造加工中运用高速切削技术，可以有效的提高加工速度、质量与零配件的精度，因此将高速切削技术应用于模具制造加工中有着非常重要的意义，高速切削技术也发挥出了非常显著的效果。
关键词：高速切削；技术；特点；模具制造1高速切削加工技术概述近年来我国模具制造行业发展较快，模具制造的精度、质量都有了很大提升。
由于模具质量直接关系到产品质量，更关系到我国的技术发展水平，更为先进的高速切削加工技术被引入到模具制造加工中。
1.1高速切削技术的发展在20世纪80年代，首先就是在航空领域，飞机制造业往往需要的零配件更要求精准和质量，这一技术的诞生对飞机制造业的发展带来了不可估量的积极作用。
后来在一些模具制造业也开始崭露头角，尤其是在模具制造中，只有有合格的模具，才可以在保证加工质量的前提下缩短生产时间。
高速切削技术的诞生将这些问题全都解决了。
高速切削技术结合了精加工、干硬切削加工，这一创造性的技术极大地缩短了模具的生产时间，提高了生产销率，从而也保障了经济收益[1]。
1.2高速切削加工技术的特点高速切削技术与传统意义上的切削技术相比，其高速度高效率的特点是一个无法超越的事实，也由于它具有这一特点，使得在做切削加工时不易让薄一些的零部件受到损害，从而达到保障质量的功效。
1.2.1生产高效率高速切削技术本身自带高速度这一无法抹掉的特点，也是由于这一特点，让它保障了生产上的高效率。
在该技术中，其主轴的旋转速度和进给速度在配件还没来得及做出反应的情况下就已经完成了加工，减少了资源的浪费，让模具制造业实现了一次过的梦想。
1.2.2加工质量高高速切削技术的高效率的特点，让高速切削技术在具体应用中，还保证了高质量的特点。
由于它可以实现一次过，所以减少了切削技术在制造复杂零件或是薄软零件时的横向切削力，可以保障一些精准部位实现不变形的效果，很大程度上提升了模具制造业中零件质量和耐磨性。
高速铣削工艺在模具加工中的应用
工 淬硬 后 的模具 ， 取代 电火 花 加工 和磨 削 加 工 。可 以 ２ 高速铣削对加 工工艺的要求
｛ 电极加 工 ｌ
ｔ
毛坯退火 卜 ＿ 叫租加工 卜 叫半精加工
毛坯淬火 Ｈ 粗加工 Ｈ 半精加工 Ｈ 精加工Ｉ－局部手工打磨 －ｌ ，
经济效益不好 。高速切削技术在模具工 理 、 削或 电火 花 加 工 ， 后 手 工 打磨 、 光 ， 样 使 产效率很低 ， 磨 最 抛 这
主 得 加工 周期 很 长 。特 别 是手 工 加 工 时 间 ， 占整个 加 业 中的应 用 更 是凤 毛麟 角 ， 要 原 因是 对 高 速加 工技 要
ｌ 引言
大大减少加工时间 ， 简化加工过程 ， 降低成本 ， 具有十
高速 切 削技 术 模 具 是制 造业 中用 量 大 、影 响 面广 的 工具 产 品。 分广 阔 的应 用 前 景 。在 工 业 发 达 国家 ， 极 模 具 技术 是 衡量 国家 的科 技 水平 的重 要 标 志 之一 ， 没 在模 具 制 造业 已经 得到 广 泛 的 应 用 ， 大地 提 高 了模 所 有高水平的模具就没有高质量的产品。由于模具型面 具 的生 产效 率 。图 ｌ 示 为传 统 加 工方 式与 高速 加工
关键 字 ：高速铣 削 ； 工策略 ； 工特征 加 加
Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｆＨｉ ｈ－ ｅ ｄ Ｍ ｉｌｎ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｌｃ ｔｏ ｏ ｇ Ｓｐ ｅ ｌｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｉ ｅ ＆ Ｍ ｏｄ Ｍ ａ ｆ ｃ ｕｒ ｎ Ｄｉ Ｊ ｎｕ ａ ｔ ｅ 【 ｓｒｃ］ｈ ｐｌ ａｏ ｆ ｉｈ ｓｅｄｍｉｉｇｔｃｎｌ ｙｈｄａｏｓｄａｒｖｌｔ ｎｒ ｈｎｅ ＡｂｔａｔＴ ｅａｐｉ ｔｎｏ ｇ－ｐｅ ｌｎ ｈｏｏ ａ ｒｕｅ ｏｕｉ ａｙｃａｇ ｃｉ ｈ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ
高速切削技术在模具制造中的应用与研究
高速切削加工技术 是先进的制造技术 ，有广阔的应用前景。用 高 速切 削加工代替Ｅ Ｍ （ 大部分 代替 ） Ｄ 或 是加快 模具开发 速度 ，实现 工艺换代的重大举措。将高速切削加工技术应用于模具制造业 ，不但 可 以大幅度提高机械加工的效 率、质量 ，降低成本 ，而且可以带动 一 系列高新技术产 业的发展 。
参考文献 【】周 艳芳 ． １ 浅谈 高速切 削技 术 的应 用［． ） 科技 信息 ，２０ （ ］ ０９２ ） ［］汤 中奇 ，林宋，等． ２ 难加工材料在高速切削时切屑变形试验研究田
现 代制造 工程 ．２０ （ ０９２ ）
作者简介 苑妮 （ ９２ １８ －）．女。主要从事模具的制造与开发。
民主是个好 东西 ， 干部 、党员、班级成员的评议小组实行民主 班 评议的优良传统 不能丢 ，但要 把握好 “ 度” ，不能滥用民主。民主使
评议过程沐 浴在 “ 阳光 ”下 ，因为 “ 阳光是最好的防腐剂” 。
参考文献 『］ 教 育部 ，财政 部 关于认 真做 好 高等 学校 家庭 经 济 困难 学 生认 定 １ １
面硬化 。另外 ，高速切 削加工 可 图Ｉ 基于高 速切削的 模具 制造系 统 使用小直径的刀具 ，对模具更小的圆角半径及模具细节加工 ，节省部
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１ 缘 由
文章标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１７ －０ ４ （０ ８ １ １００ ６ ２２ ９ ２ ０ ）０ － ２ －２ ０ 高速 切削加工钛合金时切屑 的形成机理 ，机床结构动态特性 及切削颤振的避免 ，多种刀具材料加工不同工件材料 时的刀 具前刀面 、后刀面和 加工表面 的温度 以及高速 切削时切 屑、
高速切削时 ，９ ％以上 的切 削热来不及传给工件就被切 ０ 屑带走 ，工件基本上保 持冷态 ，因而特别适合于产生热变形 的零件 ，优于低速 切削工艺；高速切削还可 以加工各种高难 度加工材料 ，因而特别适宜于模具加工 。
３ 高速切削在模具加工 中的应用 ３１ 高速切削在模具ｈ ＿ 中的应 用范围 四 ． ￣－ ｒ
行高速度切削，从而提高生产 率。尽管后人的研究表明，实 际切削中切削温度并没有随切 削速度 的增加而降低 ，但萨洛 蒙博士的思想给后来研究者一 个非常重要的启示：如果切削 过程中切削速度超过Ｉ 临界速度 而进入高速区工作，则可能利 用现有的刀具进行高速切削，从而大幅度地提 高机床 的生产 效率 瑚 。
・
ｌＯ ・ ２
维普资讯
徐
滔
在机械制造行业中 ，模具是 工业 生产 的基础工 艺装备 ，
高速切 削技术及其在模具加工中的应用
丝杠 、主 轴 轴 承 和 电主 轴 精度 丧 失快 。 ３３３ 编 程 、工 艺 参 数 确 定难 度 增 加 ．Ｉ
增加，可达到常规切削的 ３ ６ 甚至更高 。因此，人们通常 ￣倍 看到的是其效率高 ，成本低 的突出特点 。其实，深入研究 ，
会发现它还有 以下两大突 出特点： ２３１ 加工精度高 ． ． 由于切 削速度高 ，剪切变形区窄，剪切角增大，变形系 数减少，剪切力 降低 。这样就有利于零件加工。而且在加工 速度达到一定的值 后，切削力可降低 ３ ％以上 。尤其是径 向 ０ 切削力的大幅度减 少，这更有利于薄壁零件的加工 ；高速切
高速切削加工技术因其 以提 高切削加工效率和质量为特 征 ，已成为近二十多年来全世界制造业中一项快速发展的高 新技术 ，也是 国际上最 重要 、最具共性的先进制造技术之一
［ １ １
。
刀具和工件切 削热量 的分配等。所有这些，都进一步证实 了 高速切削时大 部分切削热被切屑所带走 ，而工件和刀具的温
究主要在切屑成形理论、金属 断裂 、突变滑移 、绝热剪切 以
及各种材料的切 屑成形方面。近 １ ０多年来， 高速切削基 础理
论研究有了进一步深入 ，主要是锯齿状切屑的形成机理，极
收稿 日 ；２ ０ －１ ７ 期 ０８０ － ０ 作者简介；徐 滔 （９３－） １６ － ，男，四川职业技术学 院成人教育处工程师。
２２ 高速切 削机 理 ｃ ． ４ ｌ ：
削 时，机床 的激震频率特别高，远远离开 了机械加工工艺系
统 的固有频率范围，工作平稳 ，因而能加工出非常精密、光 洁的零件 ，甚至可以省去精 加工 。
２３ 适 应 面 更 广 ．． ２
高速切削机理是高速 切削技术应用和发展的理论基础 。 在高速切削机理研究方面成就 比较 突出的是美国洛克希德导 弹和空间公司的科学家罗伯特 ・ （ ｏ ｅ 金 Ｒ ｂｔ Ｉ・Ｋｉ ）和麦克 ｎ ｇ 唐纳 （ｉｄ － ｎ ｄ） Ｉｅ Ｖ ｄ Ｊ。他们提 出了一套较完整的高速切 削机 理，从理论上证实了高速切削 的可行性和优越性。他们 的研
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第 ｌ 第１ ８卷 期
ｖ １ ８ ｏ ．１ Ｎｏ ．１
四 川 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｕ ａ ｏ ｉｈ ａ Ｖ ｃ ｔ ｎ ｌ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｃ Ｃｏ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌ ｆ Ｓｃ ｎ ｎ ｎ ｏ ａ ｉ ａ ｎ ｃ ｎｉａ ｏ ｌ ｌｅ ｅ
２ ０ 年 ２月 ０８
Ｆｅ ．２０ ｂ ０８
高速 切 削技 术 及 其 在 模具 加 工 中 的应 用
徐 滔
（ 四川 职业 技术 学院 ，四 川 ຫໍສະໝຸດ 宁 ６ ９ ０ ） ２ ０ ０
摘要 ：介绍了高速切削理论 、机理 ，总结 了高速切 削的特点，分析 了高速切 削在模具ｈ ＿ 中的应用及优势 ，并指 出了现 ￣－ ｒ
度达到临界速度之前 ，切削温度 和刀具磨损随着切削速度增
大而增大，当切削速度达到临界速度 （ 一般为普通切削速度
的 ５６ ￣ 倍）时， 切削刃 口的温度开始随切削速 度增大而降低，
刀具磨损随切削速度增大 而减 小。现在人们常用 “ 萨洛蒙曲 线”来表示 ，如图 １ 。萨洛蒙原理 的出发点是用传统刀具进
２１ 高速切 削理论 ．
高速 切削的提 出源于 １ ３ ９ １年德 国切削物理学家萨洛蒙 博士 （ ａｌ Ｓ ｌ ）发表 的著名 的 “ Ｃ ｒ ． ａ ｍ１ Ｊ ｏ 高速切削理论” ，即同 年 申请德国专利 （ ｃｉｅｗｔ ｉｈｃｔｎ ｐ ｅｓ Ｍａｈｎ ｉ ｈｇ ｕｔ ｇｓｅ ｄ）的所罗 ｈ ［ ｉ
升都非常小，因此 ，高速切削也被称为 “ 冷态切削” 。
通常认为， 如果切削速度达到传 统切削方式的 ５ １ ， ￣ ０倍 就属于高速加工 。但是具体 的切削速度值 在很大程度上与加 工的材料有关， 于钢切削速度大于 ２０ ／ ｉ、 对 ０ ｍ ｒ ｎ 而对于铝切 ａ 削速度大于 ６０ ／ ｎ以上则可认为是高速 切削的范围 了。 ０ ｍ ｍｉ ２ 高速切削理论 、机理 及其特点
门原理 脚：被加工材料都有一个 临界切削速度 ｖ，在切 削速 ｏ
ｌ 坤
ｌ ｔ ‘ 附
ｌ ‘ ｂ
Ｚ
协 掰 避 擅 ，…
ｊ ｌ
图 １萨洛蒙曲线 ２３ 高速切 削的特点 ． 在采用高速 切削技术 加工 时，随着加工速度的提高 ，进
给速度也相应地提高 。这样 ，单位时间内的材料切除率大大