本文作者：哈尔滨第一工具制造有限公司 邢义

　　现代机械加工技术追求高速度、高效率、高精度。高速切削加工是切削加工的发展方向，是近年来发展起来的集高效、优质和低耗为一身的先进制造技术。它借助于自身独特的加工机理和技术特点，具有极高的加工效率和加工质量、低的加工成本以及拓宽的应用范围等一系列的优越性，使切削技术发生了彻底的改革性进步，将逐步成为切削加工的主流。

　　1.高速切削加工特点

　　高速切削加工不仅可大幅度缩短加工时间，提高加工效率，降低加工成本，而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平。高速切削加工具有以下主要特点：

　　（1）工件热变形减少 在高速切削加工中，由于切屑在极短时间内被切除，切削热绝大部分被切屑带走，因而工件温度并不高，不仅受热变形的可能性减小，而且可避免热应力、热裂纹等表面缺陷。

　　（2）有利于保证零件的尺寸、形位精度 在高速切削加工中，单位切削力由于切削层材料软化而减少，从而减少零件加工的变形，这对于加工薄壁类刚性差的零件特别有利。

　　（3）可获得较好的加工表面质量 高速切削加工可减小表面硬化层深度，减小表面层残余应力及表面层微观组织的热损伤，从而减少零件表面层材质的机械、物理及化学性质产生变化的可能性，保证已加工表面的内在质量，确保零件的使用性。

　　（4）工艺系统振动减小 在超高速切削加工中，由于机床主轴转速很高，激振频率远离机床固有频率，因而使工艺系统振动减小，提高了加工质量。

　　（5）显着提高材料切除率 在提高切削速度的同时可提高进给速度，从而显着提高材料切除率。例如超高速铣削，当保持切削厚度不变 （ 每齿进给量和切深不变 ） 时，进给速度比常规铣削可提高 5 ~ 10 倍，从而达到很高的材料切除率。

　　高速铣削已广泛用于汽车工业、航空航天工业和模具制造业，加工铝、镁等轻金属合金、钢材及铸铁。

　　例如汽车发动机缸体、缸盖、减速器壳体，飞机的整体铝合金薄壁零件，淬硬模具钢以及镍基合金、钛合金等难加工材料。提高材料切除率的策略已由强力而缓慢转向快速而轻便，机床由强力型 （ 提高力学特性参数 ）转向高速型 （ 提高速度特性参数 ） .

　　2.高速加工对刀具的要求

　　（1）刀具材料 高速切削时，随着切削速度的提高，切削力减小，切削温度上升很高，达到一定值后上升逐渐趋缓。造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损，因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性（氧化性、扩散性、溶解度等）和抗热振性能以及抗涂层破裂性能等。

　　高速和超高速加工正是基于这一重要前提，对刀具材料既要求硬度高、耐磨性好、耐热性 （ 热硬性 ）好，又要求韧性好、耐冲击。近 30 年来，刀具材料所取得的突破，使得这一难题得到了很好的解决：①随着增强陶瓷刀具和涂层技术的应用，大大提高了刀具的硬度，并使刀具兼有高硬度的刃部和高韧性的基体。

　　②聚晶立方氮化硼刀片（PCBN），硬度达 3 500 ~4 500HV ,已成为高速切削淬硬钢的首选刀具。③同样用聚晶方法得到的聚晶金刚石（PCD）刀片，硬度可达6 000 ~ 10 000HV ,已应用于车刀、铣刀、钻头等，进入了高速切削有色金属领域，有时也应用于切削钢铁材料。

　　高速加工用的刀具材料，必须根据工件材料和加工性质来选择。一般而言，陶瓷、金属陶瓷及 PCBN刀具等，适用于对钢铁材料的高速加工； PVD 和 CVD等刀具材料，适用于对铝、镁、铜等有色金属的高速加工。

　　（2）刀具的结构 采用物美价廉的硬质合金、金属陶瓷、涂层材料制造的可转位刀片和整体刀具，并用集成平衡装置和相应结构克服离心力，使刀具产生的高应力。

　　切削刃形状： 刀具切削刃形状对加工质量也有很大影响。例如金刚石刀具切削刃有适当结晶方向时，能极大地改善刀具寿命和加工表面的粗糙度等。刀具的切削刃正向着高刚性、复合化、多刃化和表面超精加工方向发展。随着新型刀具材料和超硬磨料磨具的实用化以及机床技术的进步，切削加工的高参数化是永无止境的。目前及今后一段时间，高速化仍将具有明显优势。

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