超高速切削及其对机床、刀具的要求
31数控加工对刀具的要求
3.1数控加工对刀具的要求3．1．1 数控刀具在数控加工中的地位和作用刀具技术和机床技术相结合，工件材料技术与刀具材料技术交替进展，成为切削技术不断向前发展的历史规律，对推动切削技术的发展起着决定性作用。
机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。
在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。
刀具切削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构。
切削加工生产率和刀具寿命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及其的合理选择。
随着作为切削加工最基本要素的刀具材料迅速发展。
各种新型刀具材料，其物理力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。
开发出了许多新型刀具材料的刀具，如聚晶金刚石刀具(PCD)、聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)、CVD金刚石刀具、纳米复合刀具、纳米涂层刀具、晶须增韧陶瓷刀具、超细晶粒硬质合金刀具、TiC(N)基硬质合金刀具、粉末冶金高速钢刀具等。
先进的数控机床加工设备只有与高性能的数控刀具相配合，才能发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。
数控刀具是指与这些先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少的关键配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。
表3-1-1为传统刀具与现代数控刀具的比较。
表3-1-1 传统刀具与现代数控刀具的比较数控刀具的重要性主要表现在以下几方面：(1) 数控刀具的性能和质量直接影响到数控机床生产效率的高低、加工质量的好坏和经济效益。
数控加工机床生产效率的高低、被加工工件质量的好坏以及生产成本，在很大程度上取决于数控刀具材料及其刀具结构的合理选择。
(2) 数控刀具不仅为先进制造业提供了高效、高性能的切削刀具，而且还由此开发出了许多新的加工工艺，成为当前先进制造技术发展的重要组成部分和显著特征之一。
(3) 数控刀具具有“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点，广泛应用于高速切削、精密和超精密加工、干切削、硬切削和难加工材料的加工等先进制造技术领域，可提高加工效率、加工精度和加工表面质量。
超高速切削机床和超高速刀具技术的现状
３ ．砂轮抬起 ， 主轴再次前进至磨削 位置 ， 由 再
４ ．重复过 程 ２ 。
参 考 文 献
１ 毕承恩． ． 丁乃建． 现代数控机床． 机械工业出版社，９３ １９
２ 廖效果． ． 朱启建． 数控机床． 华中理工大学出版社，９２ １９
步进 电机 ２控制 ， 动 １ ０， 转 ８ 。以便 磨削 另一螺旋 槽 。 ５ ．砂轮 抬起 ， 重复前 述 毛 坯装夹 过程 。
已经积 极地 推广 使用 高速 切削 和超 高速切 削 。追 溯
如换 刀 时间 的缩短 、 刀 的高速 化 、 轴 的加速 度启 走 主 停 、 屑的处理 、 却液 的选 择 、 切 冷 主轴 的温控 、 主轴的 动 平 衡 、 夹具 的 合理 选 择 等 。从提 高 生 产率 的角 刀 度， 除了 主轴 的 高速 化 之 外 ， 刀 的高 速化 、 走 主轴 的 加速 度 启停 显得更 加重 要 。 主轴 的 高速 化 ， 轴承 的研 究 开发 提 出了 更高 对 的要求 。首 先 ， 动轴承 的质 量一 直在 提 高 （ 美 国 滚 如 将 ＡＢ Ｃ７ Ｅ 级提 高到 了 Ａ ＥＣ Ｂ ９级 ） 由于 高速 下 的 。 轴 承 温升 高 ， 却润滑方 法 不 断进步 ， 油脂 润滑一 冷 从源自关键 词超 高速切 削
切 削刀具
机 床
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ｕ ｔａｈ ｇ ｐ ｅ ｕ ｔ ｇ，ｃ ｔｉ ｇ ｔ ｏ ，ｍ ａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｙ ｒ ｓ ｌｒ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔｉ ｎ ｕ ｔ ｏ ｌ ｎ ｃ ｉｅｔ ｏ
当前 机 械制 造 业 为 实现 高 生产率 和 追 求 利 润 ，
维普资讯
超高速切削机床 和超高速 刀具技 术 的现状
高速切削技术试题及答案
高速切削技术试题及答案一、选择题1. 高速切削技术中，“高速”通常指的是切削速度超过传统切削速度的（）。
A. 1倍B. 2倍C. 3倍D. 5倍答案：C2. 高速切削技术的主要优势不包括以下哪一项？（）A. 提高材料去除率B. 减少切削力C. 增加表面粗糙度D. 缩短加工时间答案：C3. 在高速切削过程中，以下哪种材料最适合作为刀具材料？（）A. 高速钢B. 硬质合金C. 陶瓷D. 金刚石答案：D二、填空题4. 高速切削技术中，主轴转速通常超过 ________ r/min。
答案：100005. 高速切削时，由于切削速度的提高，刀具与工件接触的时间缩短，因此可以采用 ________ 冷却方式。
答案：喷雾或风冷三、简答题6. 简述高速切削技术在机械加工中的主要应用。
答案：高速切削技术在机械加工中主要应用于难加工材料的加工，如钛合金、高强度钢等；精密加工，以提高加工效率和表面质量；以及复杂形状零件的加工，减少加工时间和工具磨损。
7. 高速切削技术对机床的要求有哪些？答案：高速切削技术对机床的要求包括高刚性、高精度、高转速的电主轴、稳定的高速进给系统、良好的冷却系统以及高精度的数控系统。
四、计算题8. 已知一高速切削加工中心的主轴转速为12000 r/min，切削直径为50mm，求切削速度。
答案：首先将主轴转速转换为每分钟线速度，即V = πDN / 1000 =π * 50mm * 12000 r/min / 1000 = 180m/min。
五、论述题9. 论述高速切削技术在现代制造业中的重要性及其发展趋势。
答案：高速切削技术在现代制造业中的重要性体现在其能够显著提高生产效率、缩短加工时间、提升加工质量，尤其对于复杂或难加工材料具有显著优势。
其发展趋势包括向更高速度、更高精度、智能化和自动化方向发展，同时，随着新材料和涂层技术的发展，刀具材料和设计也在不断进步，以适应更高的切削速度和更复杂的加工要求。
刀具及切削参数选择
刀具及切削参数选择在进行切削加工时，刀具及切削参数的选择是非常重要的。
刀具的选择取决于工件的材料、加工方式和所需的加工质量，而切削参数的选择则直接影响到切削效率、加工质量和工具寿命。
下面将详细介绍刀具及切削参数的选择要点。
首先，刀具的选择应根据工件的材料来确定。
不同材料的硬度、耐磨性和塑性等性质会对刀具的选择产生影响。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
高速钢刀具适用于切削低硬度的材料，如铸铁、铝等。
硬质合金刀具具有较好的耐磨性和硬度，适用于切削高硬度材料，如钢和钛合金等。
陶瓷刀具具有良好的高温硬度和耐磨性，适用于切削高硬度和高温材料。
其次，根据加工方式来选择刀具的类型。
常见的刀具类型有立铣刀、立铣刀、钻头、螺纹刀和车刀等。
立铣刀适用于平面和立面的铣削加工。
立铣刀适用于开槽和切割加工。
钻头适用于孔加工。
螺纹刀适用于螺纹加工。
车刀适用于车削加工。
再次，切削参数的选择要考虑切削效率、加工质量和刀具寿命的平衡。
常见的切削参数有切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度是刀具切削的线速度，影响切削热的产生和刀具寿命。
一般来说，当工件材料硬度较高时，切削速度应适当降低。
进给速度是工件在单位时间内移动的距离，影响切削力和加工质量。
一般来说，较高的进给速度可以提高切削效率，但过高的进给速度会增加切削力和工具磨损。
切削深度是刀具在每次切割时进入工件的距离，影响切削力和切削热的产生。
较大的切削深度可以提高切削效率，但会增加切削力和工具磨损。
此外，还应考虑冷却润滑剂的选择和使用。
合适的冷却润滑剂可以降低切削热的产生，减小工具磨损，提高加工质量。
综上所述，刀具及切削参数的选择需要考虑工件材料、加工方式和所需加工质量。
合理选择刀具类型和切削参数可以提高切削效率、加工质量和工具寿命。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。
先进制造技术 第2章 高速切削技术2-1
萨洛蒙在l924一1931年间，进行了一系列的高速切削实验： 在非黑色金属材料，如铝、铜和青铜上，用特大直径的刀 盘进行锯切，最高实验的切削速度曾达到14000m／min， 在各种进给速度下，使用了多达20齿的螺旋铣刀。l931年 申请了“超极限速度”专利，随后卖给了“Krupp钢与工 具制造厂”。 萨洛蒙和他的研究室实际上完成了大部分有色金属的切削 试验研究，并且推断出铸铁材料和钢材的相关曲线。 萨洛蒙理论提出了一个描述切削条件的区域或者是范围， 在这个区域内是不能进行切削的。萨洛蒙没有提出可靠的 理论解释，而且他的许多实验细节也没有人知道。
刀具磨损曲线
三、高速切削切屑形成
高速切削试验表明，工件材料及 性能对切屑形态 有决定性影响。
低硬度和高热物理性能的工件材料（铝合金、低碳钢、未 淬硬钢等）易形成连续带状切屑。 高硬度和低热物理性能的工件材料（钛合金钢、未淬硬钢 等）易形成锯齿状切屑。
切削速度对切屑形态有重要影响。对钛合金，在 （1.5~4800)m/min的切削速度范围内形成锯齿状 切屑，随切削速度的增加，锯齿程度（锯齿的齿 距）在增加，直至成为分离的单元切屑。
不同切削速度下车削45钢件的切削形态。
一方面，切削速度增加，应变速度加大，导致脆 性增加，易于形成锯齿状切屑；另一方面，切削 速度增加，切屑温度增加，导致脆性降低，不易 形成锯齿状切屑；
绝热剪切理论（Adiabatic Shear Theory) 周期脆性断裂理论（Periodic brittle fracture theoty）
萨洛蒙（Salomon）曲线
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁 硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃ 碳素工具钢450℃
高速切削加工技术
高速切削的适用性
高速切削的适用性
高速加工作为一种新的技术，其优点是显而易见的，它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。那 么，它是不是放之四海而皆准呢?显然不行。即便是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对于这 一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究当中。实际上，人们对高速切削的经验还很少，还有许多问题有待于 解决：比如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀具间的接口技术（刀具的 动平衡、扭矩传输）、冷却润滑液的选择、CAD/CAM 的程序后置处理问题、高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。
(1)CAM系统应具有很高的计算编程速度
高速加工中采用非常小的切给量与切深，故高速加工的NC程序比对传统数控加工程序要大得多，因而要求计 算速度要快，要方便节约刀具轨迹编辑，优化编程的时间。
(2)全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查能力
高速加工以传统加工近10倍的切削速度进行加工，一旦发生过切对机床、产品和刀具将产生灾难性的后果， 所以要求其CAM系统必须具有全程自动防过切处理的能力。高速加工的重要特征之一就是能够使用较小直径的刀 具，加工模具的细节结构。系统能够自动提示最短夹持刀具长度，并自动进行刀具干涉检查。
如此看来，主轴转速为10～r/min这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制： (1)主轴转速10～r/min时，刀具必须采用 HSK 的刀柄，外加动平衡，刀具的长度不能超过120mm，直径不 能超过16mm，且必须采用进口刀具。这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。 (2)机床装备转速为10～r/min的电主轴时，其扭矩极小，通常只有十几个N·m，最高转速时只有5～6N·m。 这样的高速切削，一般可用来进行石墨、铝合金、淬火材料的精加工等。 (3)MIKRON公司针对这些情况开发了一些主轴最高转速为r/min、r/min、r/min和r/min的机床，尽力提高 进给量(～mm/min)，以保证机床既能进行粗加工，又能进行精加工，既省时效率又高。
机床刀具的正确选择与使用方法
机床刀具的正确选择与使用方法在机床加工过程中，刀具的选择和使用是至关重要的。
一个合适的刀具不仅可以提高加工质量和效率，还能延长机床的使用寿命。
因此，了解机床刀具的正确选择和使用方法对于提高加工效率具有重要意义。
一、刀具的选择1. 根据加工材料选择刀具材质不同的加工材料需要选择不同的刀具材质，以确保加工效果。
通常情况下，硬度较高的工件应选用硬质合金刀具，而对于较软的材料，则可选择高速钢刀具。
此外，还需要考虑工件的导热性、韧性等因素，综合选择最适合的刀具材质。
2. 根据切削条件选择刀具类型在确定了刀具材质后，需要根据具体的切削条件选择刀具类型。
例如，对于高速切削，可以选择高速钢或硬质合金刀具；而对于深孔加工，则需要选择特殊的深孔钻刀具。
因此，在选择刀具时，需要充分考虑切削条件，以确保刀具能够正常工作。
3. 根据加工要求选择刀具形状不同的加工要求需要选择不同形状的刀具。
例如，对于铣削加工，可选择平底刀、球头刀等不同形状的铣刀；而对于车削加工，则可以选择内外圆刀具等。
因此，在选择刀具时，需要根据具体的加工要求来确定刀具的形状。
二、刀具的使用方法1. 切勿超负荷使用刀具刀具在工作时会受到一定的负荷，如果超负荷使用，容易导致刀具磨损过快甚至断裂。
因此，在使用刀具时，需要根据切削条件合理设置切削参数，避免超负荷使用刀具。
2. 定期检查刀具状态刀具在使用过程中会出现磨损，因此需要定期检查刀具状态。
一旦发现刀具磨损严重或者出现其他异常情况，应及时更换或修磨刀具，以确保刀具的正常使用。
3. 注意刀具的保养刀具在使用过程中需要定期进行清洁和保养，以延长刀具的使用寿命。
在清洁时，应使用专用清洁剂擦拭刀具表面，防止刀具受到腐蚀。
同时，在使用完毕后，应将刀具储存在干燥通风的环境中，避免受潮生锈。
总结：正确选择和使用机床刀具对于提高加工效率和质量具有重要意义。
通过根据加工材料选择刀具材质、根据切削条件选择刀具类型、根据加工要求选择刀具形状等方法，能够有效提高刀具的使用效率和寿命。
探析高速切削加工技术在数控机床中的应用
探析高速切削加工技术在数控机床中的应用作者：任群生来源：《数字化用户》2013年第10期【摘要】随着经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，先进的工程技术、机械加工技术都得到了广泛的应用。
高速切削加工技术是机械加工技术的重要组成部分，将其引入到数控机床中不仅能够提高数控机床的工作水平和工作效率，而且能够极大限度的节约资源，保护环境。
因此，本文首先阐述高速切削的含义、发展现状以及适用于高速切削的材料种类，然后分析高速切削机床的技术要求，明确高速切削加工中相关部件的选择，最后，对高速切削加工技术在数控机床中的应用性进行展望，从而提高高速切削加工技术的实用性。
【关键词】高速切削数控机床刀柄刀具材料技术要求在机械加工技术中，高速切削是最常用的加工方法之一。
这是因为高速切削具有高效率、高环保性能、高精度的特点，因此，在机械加工中高速切削不仅能够做到省时环保，而且还能够极大地提高产品质量，降低资源损耗。
数控机床作为机械制造的重要工具和加工平台，加强高速切削技术的引入和应用对于提高机械加工效率具有重要的推动作用。
一、高速切削技术的含义、发展现状及适用对象（一）高速切削技术的含义所谓切削是指利用刀具或砂轮等工具对工件上的冗余材料、冗余设计部分进行切除和削减的过程。
高速切削是在传统刀具切削的基础上发展起来的一种新型切削技术，因此高速切削具有传统切削技术的特点和功能，但是高速切削技术在提高生产率、降低生产成本、提高加工精细程度等方面要优于传统的切削技术。
高速切削技术是一项复杂的系统工程，因为高速切削技术涉及的领域大而广，如机床结构的设计技术、数控机床的控制系统以及刀具结构的设计和制造技术等。
因此，要想充分发挥高速切削技术的优势，需要对各领域内的技术指标进行充分的考虑和定位，实现高速切削技术与各个子系统中相关控制指标的结合，从而确保高速切削技术的可靠性。
（二）高速切削技术的发展现状高速切削技术的应用离不开高速运转的机床支撑平台，因此，开发和研制数控机床能够拉动切削技术的发展。