2015机械设计征稿高速切削加工技术

　　【摘　要】2015机械设计征稿介绍高速切削加工的定义，高速切削加工中机床的选择，高速切削加工刀具材料的介绍及高速切削加工工艺的有关知识。

　　【关键词】高速切削加工;高速切削刀具;高速切削工艺

　　高速切削技术是近十年来迅速崛起的一项先进制造技术。由于高速切削技术切削效率高、加工质量高、能直接加工淬硬钢件并且具有良好的经济性,使航空、模具、汽车、轻工和信息等行业的生产效率与制造质量显著提高,并引起加工工艺及装备相应的更新换代。因此如同数控技术一样,高速切削和高速加工已成为21世纪机械制造业一场影响深远的技术革命。

　　一、高速切削技术

　　高速切削加工的特点是高效、高精度和低成本。在当今社会已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。高速切削技术特征主要表现在如下方面：

　　与传统加工相比，高速切削提高了切削速度，工件与前刀面的摩擦增大， 切屑和刀具接触面温度急剧升高， 很容易达到工件材料的熔点， 使得工件变软甚至液化，大大减小了对切削刀具的阻力，使得切削变得中国金属加工在线版权所有轻快。由于加工产生热量的70% ~80%都集中在切屑上，而高速切屑的去除速度很快， 热量很难传导到工件上，从而提高了加工精度和质量、提高了生产效率。因此，高速切削加工是一种在不增加设备数量的同时，大幅度提高加工效率的一种高科技。

　　二、高速切削刀具

　　高速切削技术的关键是高速切削刀具，高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。高速切削的切削速度很快,加工线速度主要受刀具限制,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,还应突出表现在高速切削刀具具备更高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及更高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。

　　1.硬质合金刀具

　　硬质合金刀具有极高的抗压强度，其材料性能全面提高钛基硬质合金刀具的硬度，硬度、强度、韧性和抗崩刃性都能得到明显提高， 抗月牙洼磨损和抗粘结能力也明显增强。同时硬质合金的性能在不断改进，应用面不断扩大。首先，是开发了细颗粒、超细颗粒硬质合金材料，强度和韧性显着提高，用它制造金属加工在线版权所有的整体硬质合金刀具。其次，开发和使用硬质合金加压烧结等新工艺提高了硬质合金的内在质量。在作为化学涂层硬质合金刀片牌号的基体材料时， 开发了具有良好抗塑性变形能力和韧性表层的梯度硬质合金， 提高了涂层硬质合金刀片的切削性能和应用范围。

　　2.涂层刀具

　　刀具的涂层技术是提高刀具性能的关键技术，在现代切削加工和刀具的发展中起着十分重要的作用。采用涂层技术不仅有效地提高刀具的使用寿命，还能大幅度的提高切削加工效率，因此涂层刀具成为高速切削技术中发展速度最快的刀具， 在刀具中的比例已超过50%。涂层刀具的工艺主要应用在钻头、铰刀、丝锥、滚刀、插刀和硬质合金刀片等。

　　3.超硬刀具

　　超硬刀具材料陶瓷的使用将明显增加陶瓷刀具有氧化铝基Al2O3和氮化硅基Si3N4 两大类，有很高的硬度和耐磨性，耐热性高达1200℃以上，化学稳定性好，与金属的亲和力小，可提高切削速度3 ~5 倍，可以加工65HRC的高硬度材料。

　　然而陶瓷的抗冲击韧性差，所以对高速切削时的平稳性要求较高， 即要求被加工材料材质均匀，对刀具接近工件的方向、角度和速度都有很严格的要求。陶瓷和金属陶瓷刀具材料在钢材、铸铁的精加工、半精加工中代替硬质合金，提高了加工效率和产品质量。

　　4.聚晶立方氮化硼刀具

　　聚晶立方氮化硼是由软的六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转化而成，化学稳定性优于金刚石， 硬度高达8000 ~9000HV,耐磨性好，耐热性高达1400℃，与铁元素的化学惰性较大，适宜于加工硬度较高的材料，将成为高速切削黑色金属、难加工材料以及进行干切削、硬切削的主要刀具材料。

　　5.金刚石刀具

　　用于生产切削的金刚石绝大多数是人造金刚石。人造金刚石分为三种：聚晶金刚石、化学气相沉积金刚石 和高温人工合成的单晶金刚石。聚晶金刚石和单晶金刚石是高效精密加工有色金属、陶瓷、玻璃、石墨等非金属材料最佳的刀具。

　　三、高速切削刀具的具体应用

　　研究证明高速切削需要一种理想的刀具。理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。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。论文发表，高速切削技术。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。

　　四、结束语

　　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EDM(或大部分代替)是加快模具开发速度，实现工艺换代的重大举措。论文发表，高速切削技术。推广应用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。因此，当前加强高速切削技术的基础研究，建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准，提高机床和工具行业的开发创新能力，加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化，已是当务之急。

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《2015机械设计征稿高速切削加工技术》

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