高速切削加工技术在数控机床中的应用
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高速切削刀具在数控加工中的应用
高速切削刀具在数控加工中的应用摘要：高速切削刀具在数控加工的过程中存在一定的技术优势，但是受技术和操作行为的影响仍然有着许多加工问题，必须要进行全面的可靠性分析，保证数控的模块化控制分析，实现数控加工技术的全面推广。
本文从制造业的发展现状出发，分析了高速切削刀具的优势所在，总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题，并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施，为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。
关键词：高速切削刀具数控应用中图分类号：tg659 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）08（c）-0103-0121世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争，这种竞争是全方位的，我国的数控加工技术起步虽晚，但是其发展前景广阔。
数控加工不但可以满足模具高精度制造的要求和形状的复杂变化；还能进行高速切削，提高生产效率、提高产品的竞争力。
本文从制造业的发展现状出发，分析了高速切削刀具的优势所在，总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题，并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施，为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。
1 高速切削刀具的优势机械加工发展总趋势高效率、高精度、高柔性强化环境意识。
机械加工领域，切（磨）削加工应用最广泛加工方法。
高速切削切削加工发展方向，已成为切削加工主流。
随着技术的发展，对工程材料提出了愈来愈高的要求，各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用。
高速切削除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还突出要求刀具材料具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。
而更为理想的刀具优势则要考虑到不同刀具的不同加工优势1。
例如：硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性，但由于较低的硬度和较差的高温稳定性，使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。
而如果进行了细晶粒和超细晶粒产品优化后，就可以使得其打磨加工的情况更为理想，获得更好地产品加工应用能力。
数控高速切削加工技术的发展与应用研究
试论数控高速切削加工技术的发展与应用研究摘要：在当前社会发展过程中，人们对各个加工技术措施和加工效率要求不断的提高，这就要求加工企业在工作的过程中要不断的对加工设备进行更新，保证其能够符合当前社会发展的要求。
本文系统介绍了数控高速切削加工的基础理论及发展过程,通过对其在生产过程中各种加工方式和加工措施进行分析，总结其在工作中的关键所在，为其日后发展中需要的技术和研究方向奠定基础依据。
关键词：高速切削;关键技术;应用研究数控高速切削技术是随着当前社会技术发展中逐步实现的发展技术措施，是提高加工效率和加工质量的先进制造技术之一。
在当前社会技术日益发展与完善的过程中，各种相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领域重要的研究方向，更是当前社会日益进步中的主要趋势所在。
我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，在加工企业生产和工作的过程中要利用各种技术手段保证其工作效率的提高，否则在新一轮国际产业结构调整中，使得其市场竞争力落后，造成在企业生产中的效益降低，因此在当前，研究各种先进的加工理论与加工工艺已成为当前不可避免的企业发展趋势。
1、数控高速切削加工的含义高速切削理论由德国物理学家在上世纪三十年代初提出的。
他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。
随着社会发展中，对制造业要求的不断提高，高速切削加工逐步的被应用在各个加工企业和加工生产当中，更是被诸多单位广泛的重视。
在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，使得其在生产的过程中能够有效的保证加工产品的质量和加工效益，是各个企业生产和加工过程中主要探索的目标和追求方向。
加工中心机床特点及应用范围
加工中心机床特点及应用范围加工中心机床是一种高效、高精度、多功能的数控机床，主要应用于金属、非金属等各种材料的精密加工。
它具有以下几个特点：1. 高速高效。
加工中心机床采用了高速切削技术，在加工过程中能够实现高速、高精度和高效的操作。
2. 多功能。
加工中心机床不仅能够进行铣削加工，还可以进行钻孔、螺纹加工等各种加工工艺。
3. 自动化程度高。
加工中心机床采用数控技术，能够实现自动化加工操作，大大提高了生产效率。
4. 精度高。
加工中心机床采用先进的加工技术和精密的测量设备，能够实现高精度的加工操作。
加工中心机床在机械制造、航空航天、汽车制造、电子器件、医疗设备等领域有着广泛的应用范围。
以下是其应用范围的详细介绍：1. 机械制造领域。
加工中心机床在机械制造领域的应用较为广泛，可以用于各种机械零件的加工，如轴承、齿轮、机床零件等。
2. 航空航天领域。
加工中心机床在航空航天领域的应用也比较广泛，可以用于制造飞机、火箭等各种航空器件。
3. 汽车制造领域。
加工中心机床在汽车制造领域也有着广泛的应用，可以用于制造发动机、车轮、刹车片等各种汽车零部件。
4. 电子器件领域。
加工中心机床可以用于制造电子器件零部件，如手机、电视、计算机等各种电子设备中的零件。
5. 医疗设备领域。
加工中心机床可以用于制造医疗设备零部件，如手术器械、人工关节等。
综上所述，加工中心机床的特点是高速高效、多功能、自动化程度高和精度高，应用范围广泛，适用于各种材料的精密加工，可以提高生产效率和产品质量，受到各个领域的广泛关注和应用。
高速切削刀具在数控加工中的应用
科 技创 新与 应 用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第２ ４ 期
科 技 创 新
高速切 削刀具在数控加工中的应用
刘 ห้องสมุดไป่ตู้ 花
（ 湖南省衡 阳市衡 阳技师 学院 ， 湖南 衡 阳 ４ ２ １ １ ０ １ ）
摘 要： 随着科 学技 术 水平 的 不 断提 高 ， 作 为先 进 制造 技 术 的 重要 组 成 部 分 高速 切 削技 术在 模 具加 工制 造 中 已得 到 越 来越 广 泛 的 应 用 。文章 结 合 高速 切 削技 术 的发 展 现状 ， 阐述 了高速 切 削技 术 的应 用及 其 未 来趋 势 。 关键词： 高速 切 削ａ － ｇ ． － ； 数控 加 工 ； 发展 趋 势 ； 应 用 前景 景， 目前 已引 起世 界 各 国 的重 视 。 １高速 切削 技 术 和高 速 切削 刀具 随 着科 学技 术 的 不 断变 化 发展 ， 很 多先 进 的制 造 技 术 不 断 的应 ２ ． ４涂 层 刀 具 用于机械制造设计 中， 一种低成本 ， 高效率 ， 高精度的高速切削技术 传统 的涂 层 刀 具经 历 了 一个 由简单 到 复 杂的 生 产工 艺 流程 。 随 被广 泛 的应 用 ， 如 今 成为 机 械制 造 的 主要 技术 手 段 。 着时代的快速的发展 ， 这种 刀具在使用上得到了明显 的增强。然而 “ 高 速 切 削” 的概 念最 早 是 由德 国人 提 出来 的 ， 它 的核 心 就 是在 在 硬 质涂 层 刀 具 中 ， Ｔ ｉ Ｎ技 术 被广 泛 的应 用 。 金属 陶瓷 的硬 度 和红 硬 性 高于 硬 质 合金 而低 于 陶瓷 材 料 ， 横向 通 常情 况 下 ， 切 削 的温 度 会 随 着 速 度 的加 快 而 不 断 的升 高 ， 当速 度 达到最大值 的时候 ， 此时温度就会在此时随着速度而慢慢 降低 。它 断裂 强 度 大 于 陶 瓷 材料 而小 于硬 质 合 金 ，化 学 稳 定 性 和 抗 氧 化 性 与 以往 的切 削技 术相 比较 ， 存 在很 多 的优 势 。如 ： （ １ ） 大大 提 高 了生 好 ， 耐剥离磨损 ， 耐氧化和扩散 ， 具有较低 的粘结倾 向和较高的刀刃 产效 率 ， 降 低 了成 本 ， 是传 统 切 削技 术 的 ３ ～ １ ０ 倍。 （ ２ ） 作 用力 不 在集 强 度 。 ３高 速 切 削刀 具 的具 体 应用 情 况 中， 从 而使 受 力均 匀 ， 这样 不 仅 仅 有 利 于提 高 薄 壁件 、 细 长件 等 刚 性 差 的零 件 的 加工 精 度 ， 而且 可 以使 机 械 长久 的 使用 不 被损 坏 。 （ ３ ） 与 硬 质合 金 刀具 虽 然具 备 很 好 的抗 拉 强 度 和断 裂 性 能 ， 但 由 于其 以往相比 ，它更适合加工容易受热变形 的零件 ，因在受热的时候 抗热性很差， 在高速切削 中受到 了一定的限制 。 因此在使用过程 中， ９ ５ ％热都会被切 屑带走。（ ４ ） 因高速切削振动小 ， 且与传统的工艺相 要将硬质 中的晶粒进行细化 ， 使其尺寸变小 ， 可以均匀 的分布 在硬 质相的周围 ， 这 样 不仅 仅 提 高 了硬 质合 金 的使 用 性 能 ， 更 加 提 高 了 比， 频率 比较 固定 ， 因此 比较适合加工精密零件 。 随着 “ 高 速切 削 ” 概 念 的提 出 ， 它 对 刀具 也 提 出 了更 高 的要 求 。 其硬度和耐磨 ， 为此可以广泛的使用于硬切削中。其实 ， 严格来讲 ， 更 加具 备 良好 的 刀具技术作为高速切削技术的关键技术 ， 必须保证刀具除了具备基 最 理想 的刀具 材 料 不仅 仅有 很 好 的 硬度 和 耐 磨性 ， 本 的性 能 之 外 ， 还要 具 备很 高 的耐 热性 能 ， 抗 高 温性 ， 优 秀 的 高温 力 化学亲和力 ， 好 的传热性能和机械性能等。达到高速切 削的严格施 学 性 能及 其 可靠 性 。严 格 来讲 ， 高 速切 削 技 术 的发 展 是 在 超硬 刀 具 工 工艺 的要求 。 陶器刀具和金属陶瓷刀具在严格意义上讲 ， 是有区别 的。虽然 材料出现之后而发展起来 的。在机床机械中， 如果大量的采用这种 技术 ， 那 么 就需 要 使 用 合 格 的 刀具 ， 否 则 不仅 会 影 响工 作 效 率 还 会 他们同时被应用 于高速切削过程中 ，但是 由于各 自的受力情况不 对 刀 具产 生 大 量 的磨 损 ，对 于 机床 数 控 加 工 而言 也 是 毫无 意 义 的 。 同， 因此在 机 械设 备 中都有 不 同程 度 的损 伤 。 虽然 都 有 缺点 ， 不 被 广 目前 常用 的高速切 削刀具材料有 ： 聚晶金刚石（ Ｐ Ｃ Ｄ ） 、 立方氮化 硼 泛的使用 。 但是在切削时， 有些要求平稳性能高的刀具进行切削 ， 此 （ Ｃ Ｂ Ｎ ） 、 陶瓷、 Ｔ ｉ （ Ｃ， Ｎ ） 基 金属 陶瓷 、 涂层 刀 具 一 超 细 晶粒 硬 质 合 金 等 刀 时就要 采 用 陶 瓷刀 具 ， 为 了更 加 符 合机 械 设 备 的施 工 要 求 。减 少 切 具材 料 。 削 时 的难 度 ， 这 样 做 的害 处 就是 大 大 提 高 了工作 效率 ， 降 低 了失 误 ２ 高速 切 削 刀具 的 发展 情 况 率 带 来 的严 重 后果 。 然 而金 属 陶瓷 刀 具 因为 具有 很 强 的断 裂性 能 所 ２ ． １金 刚石 刀 具材 料 以在续 切 工 艺 中被 广泛 的应用 。 金 刚石 刀 具 分为 两种 ： 一 种 是 纯天 然 的 ； 另 外一 种是 人 造 的 。 因 ４ 结 束语 纯 天 然 的价 格 比较 昂贵 ， 切 加 工 起来 比较 麻 烦 ， 所 以 只 在很 少 的 机 高速切削加工工艺的出现改变 了以往传式的切削模式 ， 在很大 械加 工 中被使 用 。但 随 着科 技 的不 断变 化 发 展 ， 近 年来 将 很 多 技术 程度上大大提高了工作效率 ， 因为切割 的速度 比较快 ， 传导性能 比 工艺与金刚石 的开采技术融为一体 。 使天然的金刚石刀具在制作由 较 优 越 ， 大 大缩 短 了工 作 时 间 ， 同时， 它可 以根 据不 同 的施 工 工艺 采 复杂变得 简单 ， 同时因为其 自身 的独特优 势 ， 如： 硬度高 ， 抗 压抗 热 取不 同切 削方 式 。同时 ， 由于加 工 产生 热 量 的 ７ ０ ％～ ８ Ｏ ％都 集 中在切 而切屑的去除速度很快 ， 传导到工件上的热量大大减少 ， 提高 性能好 ， 导热快 ， 耐磨性好等优点 ， 因此被广泛的应用于高速切削的 屑上 ， 机床数控 中。 因加工效率得到了大大的提高 ， 精度也越来越标准 ， 所 了加工精度 。 高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加 优 点 主要 在 于 ： 提 高生 产 效 率 ； 提 高 加 工 以在要 求 高 的切 削 技术 中 ， 金 刚 石 发挥 了 巨大 的作 用 。人造 金 刚 石 工效 率 所必 不 可 少 的技 术 ， 分 为 三种 ： 聚 晶金 刚石 （ Ｐ Ｃ Ｏ） 、 化 学气 相 沉 积金 刚 石 （ Ｃ Ｖ Ｏ ） 和 高温 人 精 度 和 表 面质 量 ； 降低 切 削 阻力 。 工合成的单晶金 刚石 。Ｐ Ｃ Ｄ和单 晶金 刚石是高效精密加工有色金 高速切削技术 的问世改变了人对传统切削加工的思维 和方式 ， 极 大提 高 了加 工 效率 和 加工 质 量 。而高 速 切 削 与模 具 加 工 的结 合 ， 属、 陶瓷 、 玻璃 、 石 墨 等 非金 属 材料 最 佳 的刀 具 。 ２ ． ２立 方 氮化 硼 刀 具材 料 改 变 了传 统模 具 加 工 的工 序流 程 。 高 速 切 削刀 具作 为 高 速切 削 技术 与金 刚石 比较 ， 立 方氮 化 硼 刀 具是 人 工 合 成 的一 种 材 料 。其 制 的 关 键 ， 随 着 技 术 的 不断 完 善 ， 将 为 模 具 制 造 带 来 一 次 全 新 的 技 术 作工艺和金刚石的类似 ， 但是就硬度而言却是仅 次于金刚石的一种 革 新 。 超 硬 质材 料 。同样 具备 高 强度 ， 高 稳 定性 ， 高化 学稳 定 性 等性 能 。 在 目前 被广 泛 的 应用 于 钢材 质 的 切削 中。 因氧 化 温 度 高达 １ ３ ６ ０ ￣， 与 钢铁 材料 有 着 很好 的相 容性 ，且这 种 刀 具是 以烧 结 体 形式 存 在 的 ， 具有极高的耐磨性是一种很好的刀具材质。还有一种刀具 ， 在 国内 外都被认可的一种硬态刀具模式 。 这种刀具材料是在高温加热的情况下添加一种催化剂转化而 成的。 它 的优点就是稳定性高于金刚石 。 适用于在加工热的硬度材 料的时候使用 。 不仅仅耐高温耐热耐磨性好， 而且相 比较铁而言， 其 惰性也 比较大 。在未来的发展 中， 将取代难 以满足高速切削黑色等 金属 ， 又或 是 难 以加 工 的 ， 切 削 的 刀具 材 料 。它 主 要 用 于 加 工 淬 硬
科 技 创 新
高速切 削刀具在数控加工中的应用
刘 ห้องสมุดไป่ตู้ 花
（ 湖南省衡 阳市衡 阳技师 学院 ， 湖南 衡 阳 ４ ２ １ １ ０ １ ）
摘 要： 随着科 学技 术 水平 的 不 断提 高 ， 作 为先 进 制造 技 术 的 重要 组 成 部 分 高速 切 削技 术在 模 具加 工制 造 中 已得 到 越 来越 广 泛 的 应 用 。文章 结 合 高速 切 削技 术 的发 展 现状 ， 阐述 了高速 切 削技 术 的应 用及 其 未 来趋 势 。 关键词： 高速 切 削ａ － ｇ ． － ； 数控 加 工 ； 发展 趋 势 ； 应 用 前景 景， 目前 已引 起世 界 各 国 的重 视 。 １高速 切削 技 术 和高 速 切削 刀具 随 着科 学技 术 的 不 断变 化 发展 ， 很 多先 进 的制 造 技 术 不 断 的应 ２ ． ４涂 层 刀 具 用于机械制造设计 中， 一种低成本 ， 高效率 ， 高精度的高速切削技术 传统 的涂 层 刀 具经 历 了 一个 由简单 到 复 杂的 生 产工 艺 流程 。 随 被广 泛 的应 用 ， 如 今 成为 机 械制 造 的 主要 技术 手 段 。 着时代的快速的发展 ， 这种 刀具在使用上得到了明显 的增强。然而 “ 高 速 切 削” 的概 念最 早 是 由德 国人 提 出来 的 ， 它 的核 心 就 是在 在 硬 质涂 层 刀 具 中 ， Ｔ ｉ Ｎ技 术 被广 泛 的应 用 。 金属 陶瓷 的硬 度 和红 硬 性 高于 硬 质 合金 而低 于 陶瓷 材 料 ， 横向 通 常情 况 下 ， 切 削 的温 度 会 随 着 速 度 的加 快 而 不 断 的升 高 ， 当速 度 达到最大值 的时候 ， 此时温度就会在此时随着速度而慢慢 降低 。它 断裂 强 度 大 于 陶 瓷 材料 而小 于硬 质 合 金 ，化 学 稳 定 性 和 抗 氧 化 性 与 以往 的切 削技 术相 比较 ， 存 在很 多 的优 势 。如 ： （ １ ） 大大 提 高 了生 好 ， 耐剥离磨损 ， 耐氧化和扩散 ， 具有较低 的粘结倾 向和较高的刀刃 产效 率 ， 降 低 了成 本 ， 是传 统 切 削技 术 的 ３ ～ １ ０ 倍。 （ ２ ） 作 用力 不 在集 强 度 。 ３高 速 切 削刀 具 的具 体 应用 情 况 中， 从 而使 受 力均 匀 ， 这样 不 仅 仅 有 利 于提 高 薄 壁件 、 细 长件 等 刚 性 差 的零 件 的 加工 精 度 ， 而且 可 以使 机 械 长久 的 使用 不 被损 坏 。 （ ３ ） 与 硬 质合 金 刀具 虽 然具 备 很 好 的抗 拉 强 度 和断 裂 性 能 ， 但 由 于其 以往相比 ，它更适合加工容易受热变形 的零件 ，因在受热的时候 抗热性很差， 在高速切削 中受到 了一定的限制 。 因此在使用过程 中， ９ ５ ％热都会被切 屑带走。（ ４ ） 因高速切削振动小 ， 且与传统的工艺相 要将硬质 中的晶粒进行细化 ， 使其尺寸变小 ， 可以均匀 的分布 在硬 质相的周围 ， 这 样 不仅 仅 提 高 了硬 质合 金 的使 用 性 能 ， 更 加 提 高 了 比， 频率 比较 固定 ， 因此 比较适合加工精密零件 。 随着 “ 高 速切 削 ” 概 念 的提 出 ， 它 对 刀具 也 提 出 了更 高 的要 求 。 其硬度和耐磨 ， 为此可以广泛的使用于硬切削中。其实 ， 严格来讲 ， 更 加具 备 良好 的 刀具技术作为高速切削技术的关键技术 ， 必须保证刀具除了具备基 最 理想 的刀具 材 料 不仅 仅有 很 好 的 硬度 和 耐 磨性 ， 本 的性 能 之 外 ， 还要 具 备很 高 的耐 热性 能 ， 抗 高 温性 ， 优 秀 的 高温 力 化学亲和力 ， 好 的传热性能和机械性能等。达到高速切 削的严格施 学 性 能及 其 可靠 性 。严 格 来讲 ， 高 速切 削 技 术 的发 展 是 在 超硬 刀 具 工 工艺 的要求 。 陶器刀具和金属陶瓷刀具在严格意义上讲 ， 是有区别 的。虽然 材料出现之后而发展起来 的。在机床机械中， 如果大量的采用这种 技术 ， 那 么 就需 要 使 用 合 格 的 刀具 ， 否 则 不仅 会 影 响工 作 效 率 还 会 他们同时被应用 于高速切削过程中 ，但是 由于各 自的受力情况不 对 刀 具产 生 大 量 的磨 损 ，对 于 机床 数 控 加 工 而言 也 是 毫无 意 义 的 。 同， 因此在 机 械设 备 中都有 不 同程 度 的损 伤 。 虽然 都 有 缺点 ， 不 被 广 目前 常用 的高速切 削刀具材料有 ： 聚晶金刚石（ Ｐ Ｃ Ｄ ） 、 立方氮化 硼 泛的使用 。 但是在切削时， 有些要求平稳性能高的刀具进行切削 ， 此 （ Ｃ Ｂ Ｎ ） 、 陶瓷、 Ｔ ｉ （ Ｃ， Ｎ ） 基 金属 陶瓷 、 涂层 刀 具 一 超 细 晶粒 硬 质 合 金 等 刀 时就要 采 用 陶 瓷刀 具 ， 为 了更 加 符 合机 械 设 备 的施 工 要 求 。减 少 切 具材 料 。 削 时 的难 度 ， 这 样 做 的害 处 就是 大 大 提 高 了工作 效率 ， 降 低 了失 误 ２ 高速 切 削 刀具 的 发展 情 况 率 带 来 的严 重 后果 。 然 而金 属 陶瓷 刀 具 因为 具有 很 强 的断 裂性 能 所 ２ ． １金 刚石 刀 具材 料 以在续 切 工 艺 中被 广泛 的应用 。 金 刚石 刀 具 分为 两种 ： 一 种 是 纯天 然 的 ； 另 外一 种是 人 造 的 。 因 ４ 结 束语 纯 天 然 的价 格 比较 昂贵 ， 切 加 工 起来 比较 麻 烦 ， 所 以 只 在很 少 的 机 高速切削加工工艺的出现改变 了以往传式的切削模式 ， 在很大 械加 工 中被使 用 。但 随 着科 技 的不 断变 化 发 展 ， 近 年来 将 很 多 技术 程度上大大提高了工作效率 ， 因为切割 的速度 比较快 ， 传导性能 比 工艺与金刚石 的开采技术融为一体 。 使天然的金刚石刀具在制作由 较 优 越 ， 大 大缩 短 了工 作 时 间 ， 同时， 它可 以根 据不 同 的施 工 工艺 采 复杂变得 简单 ， 同时因为其 自身 的独特优 势 ， 如： 硬度高 ， 抗 压抗 热 取不 同切 削方 式 。同时 ， 由于加 工 产生 热 量 的 ７ ０ ％～ ８ Ｏ ％都 集 中在切 而切屑的去除速度很快 ， 传导到工件上的热量大大减少 ， 提高 性能好 ， 导热快 ， 耐磨性好等优点 ， 因此被广泛的应用于高速切削的 屑上 ， 机床数控 中。 因加工效率得到了大大的提高 ， 精度也越来越标准 ， 所 了加工精度 。 高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加 优 点 主要 在 于 ： 提 高生 产 效 率 ； 提 高 加 工 以在要 求 高 的切 削 技术 中 ， 金 刚 石 发挥 了 巨大 的作 用 。人造 金 刚 石 工效 率 所必 不 可 少 的技 术 ， 分 为 三种 ： 聚 晶金 刚石 （ Ｐ Ｃ Ｏ） 、 化 学气 相 沉 积金 刚 石 （ Ｃ Ｖ Ｏ ） 和 高温 人 精 度 和 表 面质 量 ； 降低 切 削 阻力 。 工合成的单晶金 刚石 。Ｐ Ｃ Ｄ和单 晶金 刚石是高效精密加工有色金 高速切削技术 的问世改变了人对传统切削加工的思维 和方式 ， 极 大提 高 了加 工 效率 和 加工 质 量 。而高 速 切 削 与模 具 加 工 的结 合 ， 属、 陶瓷 、 玻璃 、 石 墨 等 非金 属 材料 最 佳 的刀 具 。 ２ ． ２立 方 氮化 硼 刀 具材 料 改 变 了传 统模 具 加 工 的工 序流 程 。 高 速 切 削刀 具作 为 高 速切 削 技术 与金 刚石 比较 ， 立 方氮 化 硼 刀 具是 人 工 合 成 的一 种 材 料 。其 制 的 关 键 ， 随 着 技 术 的 不断 完 善 ， 将 为 模 具 制 造 带 来 一 次 全 新 的 技 术 作工艺和金刚石的类似 ， 但是就硬度而言却是仅 次于金刚石的一种 革 新 。 超 硬 质材 料 。同样 具备 高 强度 ， 高 稳 定性 ， 高化 学稳 定 性 等性 能 。 在 目前 被广 泛 的 应用 于 钢材 质 的 切削 中。 因氧 化 温 度 高达 １ ３ ６ ０ ￣， 与 钢铁 材料 有 着 很好 的相 容性 ，且这 种 刀 具是 以烧 结 体 形式 存 在 的 ， 具有极高的耐磨性是一种很好的刀具材质。还有一种刀具 ， 在 国内 外都被认可的一种硬态刀具模式 。 这种刀具材料是在高温加热的情况下添加一种催化剂转化而 成的。 它 的优点就是稳定性高于金刚石 。 适用于在加工热的硬度材 料的时候使用 。 不仅仅耐高温耐热耐磨性好， 而且相 比较铁而言， 其 惰性也 比较大 。在未来的发展 中， 将取代难 以满足高速切削黑色等 金属 ， 又或 是 难 以加 工 的 ， 切 削 的 刀具 材 料 。它 主 要 用 于 加 工 淬 硬
FANUC数控系统在高速切削中的应用
摘 要 ： 影响 高速切 削的 因素进行 了分析 ， 对 以典 型案例介 绍 了 Ｆ ＡＮＵＣ数控 系统 中 高速 加 工 功 能 ， 从 而给 出了数 控 系统 在 高速 加 工 中 的一 般 调 整 办
法。
得 到 了普 及 ， 式成 为切 削加工 中主 要技术 手段 。 正
实 际上 ， 高速切 削技术 是在 机床 结构及 材料 、 机
插补 过 程 中， 由于 这 种 自动 Ｊ ／ 速 过 程 ， 际 的 刀 ｍ减 实
具 路 径可 能会对 指定 的 圆弧带来 一定 的误差 。 １ ３ 预读控 制 （ ８ Ｇ５ １ ． Ｇ０ 。 ． ） 借 助该 功能 ， 以预先读 取一 个程序 段 ， 可 以实现
能越过 这个“ 死谷 ” 在高 速 区工作 ， 可能 用现 有刀 ， 有
之 上综 合 而成 的叫 。它 是一 个 复 杂 的 系统 工 程 ， 涉 及 机床 、 刀具 、 工件 、 工 工 艺 过程 参 数 及 切削 机理 加
等 方面 。
ｔ ｒ ｆｈ ｇ ｐ ｅ ｕ ｔｎ ｎ ｎ ｒ ｄ ｎ ｈ ｉ ｈ— ｏ ｓｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔｉ ｇ ａ ｄ ｉ ｔ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｈ ｇ
ｓ ｅ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｎｇ ｆ ｃ ｉ ｎ ｆ ｈｅ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｕｎ ｔｏ ｏ ｔ ＦＡＮ ＵＣ ＣＮＣ ．
１ Ｆ ＡＮＵＣ ０ ｉ系统 的 高速 切 削功 能
１ １ 自动拐 角减速 功能 ．
ｔ ｉ ａ ｔｃｅｇ ｖ ｓｔ ｅＣＮＣ ｓ ｓｅ ｉ ｅ ｅ ａ ｄｕ ｔ ｈ ｓ ｒｉｌ ｉｅ ｈ ｙ ｔｍ ｎｇ ｎ ｒ ｌ ｊ ｓ — ａ
（ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｆＥ ｅ ｔｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ａ ｇ ｈ ａ ｃ ， ｉｎ ｓ ｄｏ ａ ｄ ＴＶ ｉｅ ｓｔ ， ｈ ｎ ｓ ｕ ２ ５ ０ ， ｉ ａ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｌ ｃ ｒ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｈ ｎ ｓ ｕ Ｂｒ ｎ ｈ Ｊ ａ ｇ ｕ Ｒａ ｉ ｎ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｃ ａ ｇ ｈ １ ５ ０ Ｃｈ ｎ ）
数控机床中高速切削加工技术的应用分析
分类号 ： Ｔ Ｇ ５ ０ ６
文 献标识 码 ： ｈ
文章编 号 ： １ ６ ７ １ － ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）２ ０ － ０ ０ １ ６ － ０ １
位， 对 高速 主轴 的 负载 容 量 和寿 命产 生 直接 影 响 。 因此 ， 增 强 机床 主 轴 结构 性能 可 有效 优 化机 床 整体 性 能 ， 提 高生 产率 。 所 以在 高速切 削系 统 中 ， 须配 备 能移动迅 速 、 定位精 确 的进给 系统 。 面对 高性 能进给 系统 ， 机床 导轨 及工作 台结 构面 临更 大 的挑 战 。 ２ ． ４ 数控 高速切 削工 艺
产 生 的热及 切 削产 生 的力 度 的变 化 ， 导 致 刀具 受到 磨 损 ， 进 而
影 响工 具加 工表 面 。对 高速 切 削 运行 原 理进 行深 入 研 究 ， 有 助 于 切削用量 选 择趋于 科学 合理性 ， 是 工件 加工 的理论 基础 。
４ 高速切 削加 工技术对 数控 机床 提 出的新要 求
过 程 中的稳 定性 ， 无法 满足 高 速切 削中零 件 Ｎ ｃ程序 的要求 。 因
此 ， 在 高 速切 削过 程 中 需 人工 编程 来优 化 或补 充 自动编 程 ， 使
得 高 速切 削价值 下 降 。只有 开 发新 的数 据 编程 ， 让 主轴 功 率 与
切 削数 据相 吻合 ， 扩展 高速 切 削的利用 空 间。
１ 数 控高 速切削 加工 的应 用意义
数控 高 速 切 削加 工 ， 可 明显 提 高切 削加工 的 生产 效 率 ， 提
术， 在 技 术使 用 中 ， 相应 加 工 参数 及参 考 实例 相 对 匮乏 。高 速 切 削 工艺 参数 优化 是 目前 高 速 切 削工艺 应 用 的最 大制 约 因素 之
文 献标识 码 ： ｈ
文章编 号 ： １ ６ ７ １ － ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）２ ０ － ０ ０ １ ６ － ０ １
位， 对 高速 主轴 的 负载 容 量 和寿 命产 生 直接 影 响 。 因此 ， 增 强 机床 主 轴 结构 性能 可 有效 优 化机 床 整体 性 能 ， 提 高生 产率 。 所 以在 高速切 削系 统 中 ， 须配 备 能移动迅 速 、 定位精 确 的进给 系统 。 面对 高性 能进给 系统 ， 机床 导轨 及工作 台结 构面 临更 大 的挑 战 。 ２ ． ４ 数控 高速切 削工 艺
产 生 的热及 切 削产 生 的力 度 的变 化 ， 导 致 刀具 受到 磨 损 ， 进 而
影 响工 具加 工表 面 。对 高速 切 削 运行 原 理进 行深 入 研 究 ， 有 助 于 切削用量 选 择趋于 科学 合理性 ， 是 工件 加工 的理论 基础 。
４ 高速切 削加 工技术对 数控 机床 提 出的新要 求
过 程 中的稳 定性 ， 无法 满足 高 速切 削中零 件 Ｎ ｃ程序 的要求 。 因
此 ， 在 高 速切 削过 程 中 需 人工 编程 来优 化 或补 充 自动编 程 ， 使
得 高 速切 削价值 下 降 。只有 开 发新 的数 据 编程 ， 让 主轴 功 率 与
切 削数 据相 吻合 ， 扩展 高速 切 削的利用 空 间。
１ 数 控高 速切削 加工 的应 用意义
数控 高 速 切 削加 工 ， 可 明显 提 高切 削加工 的 生产 效 率 ， 提
术， 在 技 术使 用 中 ， 相应 加 工 参数 及参 考 实例 相 对 匮乏 。高 速 切 削 工艺 参数 优化 是 目前 高 速 切 削工艺 应 用 的最 大制 约 因素 之
试论数控高速切削加工技术的发展与应用研究
２ Ｑ １ ３ Ｑ ： Ｑ （ 王）
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｅ ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
高 新 技 术
试论 数控 高速切 削加工 技术 的发展 与应用研究
吕雅 妍
（ 哈 尔滨空调股份有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ７ ８ ）
关键 词 ： 高速切 削 ； 关键 技术 ； 应 用研 究 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ４ 文献标 识码 ： Ａ
１数控高速切削加工的含义 关于高 速切 削加工 的范畴 ， 一般有 以下 几 种划分方法 ，一种是 以切削速 度来 看 ， 认 为切削速度超过常 规切削速度 ５ — １ Ｏ 倍即为 高速切削。 也有学者 以主轴 的转速作为界定 高速加工 的标 准 ， 认为 主轴转速 高于 ８ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 即为高速加工。还有从 机床主轴设计 的 角度 ， 以主轴 直径和 主轴转速 的乘积 Ｄ Ｎ定 义， 如果 Ｄ Ｎ值达到 （ ５ － ２ ０ ０ ０ ） ｘ ｌ ０ ５ ｍ ｍ ． ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 则认为是高 速加工 。生产 实践 中， 加工方 法 不 同、 材料不 同 ， 高速切 削速度也相应 不同 。 般 认为 车削速度 达到 （ ７ ０ ０ ～ ７ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 铣 削 的速 度 达 到（ ３ ０ ０ － ６ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 即认 为
一
是高 速切 削。
２数控高速切削加工的优越性 高速切削 由于在 速度 上要 比传统 的切 削 技术 高 ， 所 以具有 很多 的优势 ， 主要 表现 如下： 第一， 由于高速 切削 所采用 的是 小切 削 技术 ， 所 以在切 削的过 程 中 ， 对 于轴 承和 刀具的所产生 的振 动要小很 多 ， 减 少了对设 备 的磨 损 ， 同时 因为振动 幅度小 ， 提高 了加 工的精度 ； 第二 ， 因为切削 的速 度提升 了， 所 以提 高 了加 工 的效率 ； 第ｊ， 由于切 削速度 快， 所 以在切 削 的过程 中 ， 在产 生 的热 量还 没有传递到 工件 上时 ， 就 已经被 切削掉 的切 屑所带走 ， 减少 了对工件所产 生的热变形 ， 在物理角度讲 ，提升 了表 面加工 的精度 ； 第 四， 由于在高 速切削 中 ， 进 给量要小 ， 所 以在 加工 的过程 中所产生 的振 动要小 ， 这样对 于 工件 表面 的加工 精度 和粗糙 度都有 很大 的 提升 ； 第五， 南于高速切 削的速度快 ， 提 高了 生产效率 ， 那 么对于机械设 备的磨损大 大的 降低， 降低 了生 产能耗 ， 并且 减少 了对切 削 液 的使用 ， 是一种非常环保 的切削技术 。 ３数控高速切削技术的应用领域研究 鉴 于以上所述高速切削加 工的特点 ， 使 该 技术在 传统 加工薄 弱 的领域有 着 巨大应 用 潜力 。首先 ， 对于薄壁 类零件 和细长的工 件， 采 用高速切削 ， 切 削力显着 降低 ， 热量被 切屑带走 ， 可 以很好 的弥补采用传 统方法时 由于切 削力 和切削 热 的影 响而 造成其 变形 的问题 ， 大大 提高了加工质量 。 其次 ， 甫于切 由表 １ 、 ２ 显示 出 ， 架棚支护 单位工程造
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高 新 技 术
试论 数控 高速切 削加工 技术 的发展 与应用研究
吕雅 妍
（ 哈 尔滨空调股份有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ７ ８ ）
关键 词 ： 高速切 削 ； 关键 技术 ； 应 用研 究 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ４ 文献标 识码 ： Ａ
１数控高速切削加工的含义 关于高 速切 削加工 的范畴 ， 一般有 以下 几 种划分方法 ，一种是 以切削速 度来 看 ， 认 为切削速度超过常 规切削速度 ５ — １ Ｏ 倍即为 高速切削。 也有学者 以主轴 的转速作为界定 高速加工 的标 准 ， 认为 主轴转速 高于 ８ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 即为高速加工。还有从 机床主轴设计 的 角度 ， 以主轴 直径和 主轴转速 的乘积 Ｄ Ｎ定 义， 如果 Ｄ Ｎ值达到 （ ５ － ２ ０ ０ ０ ） ｘ ｌ ０ ５ ｍ ｍ ． ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 则认为是高 速加工 。生产 实践 中， 加工方 法 不 同、 材料不 同 ， 高速切 削速度也相应 不同 。 般 认为 车削速度 达到 （ ７ ０ ０ ～ ７ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 铣 削 的速 度 达 到（ ３ ０ ０ － ６ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 即认 为
一
是高 速切 削。
２数控高速切削加工的优越性 高速切削 由于在 速度 上要 比传统 的切 削 技术 高 ， 所 以具有 很多 的优势 ， 主要 表现 如下： 第一， 由于高速 切削 所采用 的是 小切 削 技术 ， 所 以在切 削的过 程 中 ， 对 于轴 承和 刀具的所产生 的振 动要小很 多 ， 减 少了对设 备 的磨 损 ， 同时 因为振动 幅度小 ， 提高 了加 工的精度 ； 第二 ， 因为切削 的速 度提升 了， 所 以提 高 了加 工 的效率 ； 第ｊ， 由于切 削速度 快， 所 以在切 削 的过程 中 ， 在产 生 的热 量还 没有传递到 工件 上时 ， 就 已经被 切削掉 的切 屑所带走 ， 减少 了对工件所产 生的热变形 ， 在物理角度讲 ，提升 了表 面加工 的精度 ； 第 四， 由于在高 速切削 中 ， 进 给量要小 ， 所 以在 加工 的过程 中所产生 的振 动要小 ， 这样对 于 工件 表面 的加工 精度 和粗糙 度都有 很大 的 提升 ； 第五， 南于高速切 削的速度快 ， 提 高了 生产效率 ， 那 么对于机械设 备的磨损大 大的 降低， 降低 了生 产能耗 ， 并且 减少 了对切 削 液 的使用 ， 是一种非常环保 的切削技术 。 ３数控高速切削技术的应用领域研究 鉴 于以上所述高速切削加 工的特点 ， 使 该 技术在 传统 加工薄 弱 的领域有 着 巨大应 用 潜力 。首先 ， 对于薄壁 类零件 和细长的工 件， 采 用高速切削 ， 切 削力显着 降低 ， 热量被 切屑带走 ， 可 以很好 的弥补采用传 统方法时 由于切 削力 和切削 热 的影 响而 造成其 变形 的问题 ， 大大 提高了加工质量 。 其次 ， 甫于切 由表 １ 、 ２ 显示 出 ， 架棚支护 单位工程造
高速切削刀具在数控加工中的应用
８％ ～ １ ０％ 。
于 １ ９ ３ １年 ４月发表 了著名 的切削速度与切 削温度 的理论 。该理论 的 核 心是： 在 常规的切 削速度范围 内， 切 削温度 随着 切削速度 的增大而提 高， 当到达某 一速度 极限后， 切削温度 随着切 削速度 的提高反而降低。 此后 ， 高速切削技术的发展经历了以下 ４个阶段： 高速切削 的设想与理 论探 索阶段 （ １ ９ ３ Ｉ —Ｉ ９ ７１ 年） ， 高速切削的应用探索阶段（ １ ９ ７ ２ —１ ９ ７ ８ 年） ， 高速切 削实用 阶段 ｆ １ ９ ７ ９ 一一 １ ９ ８ ４年） ， 高速 切削成 熟阶段 （ ２ ０世纪 ９ ０年 代至今） 。 高 速切 削 加 工 与 常规 的 切 Ｎ） ］ ａ － ｒ ｔ Ｂ 比 具 有 以 下优 点 ： 第一， 生 产效率提高 ３～１ Ｏ倍。 第二， 切削力降低 ３ ０ ％以上 ， 尤其是径向切削分 力大幅度减少， 特别有利于提高薄壁件 、 细长件等刚性差的零件 的／ ］ Ｂ Ｔ 精度。 第三． 切 削热 ９ ５ ％被 切屑带走， 特别适合加工容易热变形的零件。 第 四， 高速切 削时， 机床 的激振频率远离 工艺系统的固有频率 ， 工作 平稳 振动较小， 适合加工精密零件。 高 速 切 削 刀 具 是 实 现 高 速 加 工 技 术 的 关 键 。刀 具技 术 是 实 现 高速 切削加工的关键技术之一， 不合适的刀具会使复杂、 昂贵 的机床 或加工 系统形 同虚设 ， 完全不起作用。 由于高速 切削的切削速度快， 而高 速加 工线速度主要 受刀具 限制， 因为在 目前机 床所 能达到的高速范围 内， 速 度越高， 刀具的磨 损越快。 因此， 高速 切削对刀具材料提 出了更 高的要 求， 除 了具备普通 刀具材 料的一些基本性 能之外 ， 还应突 出要求高速切 削 刀具 具 备 高 的 耐热 性 、抗 热 冲 击 性 、 良好 的高 温 力 学 性 能及 高 的可 靠 性。
于 １ ９ ３ １年 ４月发表 了著名 的切削速度与切 削温度 的理论 。该理论 的 核 心是： 在 常规的切 削速度范围 内， 切 削温度 随着 切削速度 的增大而提 高， 当到达某 一速度 极限后， 切削温度 随着切 削速度 的提高反而降低。 此后 ， 高速切削技术的发展经历了以下 ４个阶段： 高速切削 的设想与理 论探 索阶段 （ １ ９ ３ Ｉ —Ｉ ９ ７１ 年） ， 高速切削的应用探索阶段（ １ ９ ７ ２ —１ ９ ７ ８ 年） ， 高速切 削实用 阶段 ｆ １ ９ ７ ９ 一一 １ ９ ８ ４年） ， 高速 切削成 熟阶段 （ ２ ０世纪 ９ ０年 代至今） 。 高 速切 削 加 工 与 常规 的 切 Ｎ） ］ ａ － ｒ ｔ Ｂ 比 具 有 以 下优 点 ： 第一， 生 产效率提高 ３～１ Ｏ倍。 第二， 切削力降低 ３ ０ ％以上 ， 尤其是径向切削分 力大幅度减少， 特别有利于提高薄壁件 、 细长件等刚性差的零件 的／ ］ Ｂ Ｔ 精度。 第三． 切 削热 ９ ５ ％被 切屑带走， 特别适合加工容易热变形的零件。 第 四， 高速切 削时， 机床 的激振频率远离 工艺系统的固有频率 ， 工作 平稳 振动较小， 适合加工精密零件。 高 速 切 削 刀 具 是 实 现 高 速 加 工 技 术 的 关 键 。刀 具技 术 是 实 现 高速 切削加工的关键技术之一， 不合适的刀具会使复杂、 昂贵 的机床 或加工 系统形 同虚设 ， 完全不起作用。 由于高速 切削的切削速度快， 而高 速加 工线速度主要 受刀具 限制， 因为在 目前机 床所 能达到的高速范围 内， 速 度越高， 刀具的磨 损越快。 因此， 高速 切削对刀具材料提 出了更 高的要 求， 除 了具备普通 刀具材 料的一些基本性 能之外 ， 还应突 出要求高速切 削 刀具 具 备 高 的 耐热 性 、抗 热 冲 击 性 、 良好 的高 温 力 学 性 能及 高 的可 靠 性。
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＊ 来稿日期： ２００７－ ０１－ ２４
－ １５６ －
丁 杰等： 高速切削加工技术在数控机床中的应用
第 １２ 期
高速铣削淬硬钢对电加工的挑战， 促使电加工机床也走向 蜗杆副的应用， 又是一个具有突破意义的变化。
“ 高 速 化 ”。航 空 和 宇 航 工 业 是 高 速 加 工 的 传 统 应 用 领 域 。其 最 新 趋势是流行采用整体铝合金坯料制造大型零件来代替传统的拼 装结构。兼具铣、钻等多种功能的加工中心（ 简称 ＭＣ） ，高速化发 展潮流的主流。但由于高速切削加工的优越性， 其应用领域不 断拓宽， 向纵深发展， 从而推动了其它应用领域的高速数控机床 的新发展。同时人们也不断研究和开发相应的配套技术， 使转 速和进给速度越来越高。
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中图分类号： ＴＨ１６， ＴＧ５８０．６１ 文献标识码： Ａ
１ 引言
随着人们环保意识的提高及加入世贸组织后发达国家针对 我国设置的绿色壁垒， 客观上要求机械产品在制造时尽可能少 地消耗能源和污染环境。而机械切削是机械制造中消耗能源和 污染环境的最大来源， 所以人们有针对性地提出了绿色切削（ 绿 色制造） 的概念。所谓绿色切削就是指消耗尽可能少的刀具材 料、切削液、加工时间和电力， 尽可能少地污染环境， 来达到某种 特定的切削目的一种切削方式。由于高速切削的特点决定了高 速切削可以节省 切 削 液 、刀 具 材 料 、切 削 工 时 ， 从 而 极 大 限 度 地 节约自然资源， 极大限度地减少对环境的污染， 保护环境， 提高 生产率和产品质量， 达到“绿色切削”的目的。
４．２ 高精度化
ＭＣ 在高速的同时， 还力求保持高的加 工 精 度 ， 否 则 达 不 到 一定精度要求， 高速也就失去了意义。为了保证高速下的高加 工精度， 人们不断研究各项新技术， 采取各种新举措。如利用现 代计算机辅助分析、设计和仿真等方法 ， 大力改善 ＭＣ 结构的静 态、动态和热态特性， 同 时 不 断 提 高 数 控 和 伺 服 系 统 的 性 能 ， 采 取诸如前馈控制、超前控制等新型控制策略， 采取误差补偿功能 等。现代高速 ＭＣ 精度指标已普遍达到： 全行程定位精度一般不 大于 ０．００５ｍｍ， 重 复 定 位 精 度 达 ０．００１ｍｍ，比 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 提 高了（ ２￣３） 倍。这即有提高进给部件制造和装配精度的原因， 也 得益于现代计算机控制技术， 以充分发挥 ＣＮＣ 系统的误差补偿 功能。
第 １２ 期 ２００７ 年 １２ 月
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
文章编号： １００１－ ３９９７（ ２００７） １２－ ０１５５－ ０２
高速切削加工技术在数控机床中的应用
－ １５５ －
丁 杰 赵 杰 张振金（ 辽宁石油化工大学， 抚顺 １１３００１）
Ｈｉｇｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｉｎ ｎｕｍｅ ｒｉｃａ ｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅ ｎｇｉｎｅ ｂｅ ｄ ａ ｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎ
３ 高速切削机床的基本要求
高速主轴单元的设计， 是实现高速加工的最关键的技术领 域之一， 同时也是高速加工机床最为关键的部件。它不仅要能在 很高的转速下旋转， 而且要有高的同轴度、高的传递力矩和传动 功率、良好的散 热 或 冷 却 装 置 ， 要 经 过 严 格 的 动 平 衡 矫 正 ， 主 轴 部件的设计要保证具有良好的动态和热态特性， 具有极高的角 加减速度来保证在极短的时间内实现升降速和在指定位置的准 停。高速机床与普通机床的不同之处， 反映在高速主轴单元上主 要表现在下几个技术参数的变化： 主轴转速一般为普通机床主 轴转速的（ ５￣１０） 倍， 机床的最高转速一般都大于 １００００ ｒ／ｍｉｎ；主 轴单元电机功率一般高达（ ２０￣８０） ｋＷ，以 满 足 高 速 、高 效 和 重 载 荷切削的要求； 主轴单元从启动到达到选定的最高转速（ 或从最 高转速到停止） 需要的时间较短， 一般只需（ １￣２） ｓ 即可完成。就 是说， 主轴的加 、减 速 度 比 普 通 机 床 高 得 多 ， 一 般 比 常 规 数 控 机 床高出一个数量级， 从而达到（ １￣８） ｇ（ ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２） 。
２ 高速切削机床的国内外现状
高速切削加工是一项综合性的高新技术。实现高速切削加 工， 机床的高速化是首要条件和最基本因素， 高速加工机床是提 供高速加工的主体。因此， 开发和研制性能优良的可使机床执行 部件带动刀具或工件获得极高工作速度的高速机床是发展高速 切削加工的重中之重。现代数控机床和加工中心的高速化已成 为机床发展的主要方向和特征之一。
的 水 平 比 较 。所 列 机 床 的 主 要 性 能 指 标 都 较 普 通 机 床 大 大 提 高 ， 其 到 达 额 定 的 工 作 加 速 度 一 般 都 在（ ６￣２５） ｍ／ｓ２ 之 间 ， 即 达 到 ｇ （ ｇ 为重力加速度） 数量级的加速度， 具有高的动态特性。
我国对高速加工机床技术也进行了较多的研究， 近几年取 得了较大进展， 但同国外相比还有很大差距。
切削的特点， 可以看出高速切削可以达到节约刀具材料和切削 液， 节省劳动力， 节约自然资源， 减少对环境的污染， 是制造业必 然的发展方向和绿色切削的实现途径， 被公认为 ２１ 世纪实现制 造业可持续发展的关键技术。
参考文献
１ 张伯霖等． 超高速机床进给系统的零传动． 制造技术与机床， １９９７（ ８） ： ８￣１２．
４．３．２车铣复合加工中心
数控车床刀盘上增加动力刀架进行钻、铣构成车削中心， 但 其功率太小， 速度太低。取消刀盘， 代之以高速电主轴模块化功 能部件， 再配上刀库和机械手模块化部件， 使之系统化， 从而实 现了高速大功率的车削和铣削。实质上就是车床和加工中心合 二为一形成的车铣复合加工中心。
目 前 ， 随 着 ＣＮＣ 技 术 、数 字 化 技 术 等 现 代 综 合 科 学 技 术 的 发展， 制造业数字信息化发展日益明显。基于 ＳＴＥＰ 新型标准的 高速数控设备， 开放 式 、模 块 化 、智 能 化 和 网 络 化 发 展 趋 势 显 示 出其强大的功能和优势。在当今制造业数字化的今天， 世界各国 统一遵循 ＳＴＥＰ 标准， 进行产品信息的统一描述与交换， 发 展 高 速、高效切削加工机 床 和 技 术 ， 只 有 这 样 ， 才 能 做 到 制 造 技 术 真 正意义上的全球化、智 能 化 、灵 捷 化 和 高 效 化 ， 这 才 是 真 正 意 义 上的更先进的制造技术。
产品已经形成模块化和系列化产品， 并由专门厂家制造。同时 计算机控制等技术的发展， 相信不久的将来， 高速切削加工和高
一 般 在 进 行 模 块 化 设 计 时 就 考 虑 了 扩 展 成 ＦＭＣ 的 可 能 性 以 及 速切削加工机床的发展和应用会提高到一个新水平。综合高速
和 其 它 ＭＣ 机 床 实 现 ＤＮＣ 控 制 和 基 于 ＣＡＮ 、ＦＩＥＬＤ ＢＵＳ 等 总 线 的 网 络 ＣＮＣ， 在 硬 件 结 构 上 及 软 件 控 制 上 ， 不 仅 要 实 现 模 块 化， 而且还要大大增强 它 们 的 开 放 性 。 开 放 式 、模 块 化 、智 能 化 和网络化是当代机床发展的一个主要特点。高速加工机床蓬勃 发展的趋势， 具体的体现在于两点。
５ 结论
最短的周期和较低的成本生产出满足市场需求的多元化产品。
总之， 各国都在充分利用并行运动学原理着力开发和研究
对于高速切削加工机床 ， 诸 如 电 主 轴 单 元 、直 线 进 给 单 元 、高 压 高速虚拟轴加工机床， 达到高速、高效、高精度的性能， 同时克服
冷却系统、小锥度 双 定 位 工 具 系 统 等 与 高 速 相 配 套 的 技 术 部 件 工作空间小、成本高等缺陷。随着微电子技术、现代制造技术及
进入 ２０ 世纪 ９０ 年代以来， 一批又一批高速切削加工机床 陆续涌现并投放国际市场， 并再制造业中迅速扩大其应用范围， 创造出了巨大的经济效益和社会效益， 标志着高速切削加工这 一高新技术从理论和实验研究进入工业应用的新阶段［１， ２］。以高 速切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削 加工技术 ， 是 近 ２０ 年 来 迅 速 崛 起 的 一 项 高 新 技 术 ， 高 速 化 也 是 机床发展的主要趋势。目前国际上提供高速加工中心和 ＮＣ 机 床设备的主要厂商， 其代表性产品主要技术性能参数所能达到
【摘要】阐述了高速切削加工技术在数控机床中的应用现状， 对比国际和国内的区别， 高速切 削机床的要求及其特点， 发展趋势。
关键词： 高速切削； 加工中心； 先进的制造技术 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】 Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ； Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ； Ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ