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切削加工和刀具技术的现状与发展
1 引言
2 现代切削技术的发展
- 高速切削技术
- 高速切削的主要内容包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。高速切削是一个相对概念，对其切削速度范围的界定目前国内外专家尚未达成共识。通常认为高速加工时的切削速度比常规切削速度高5～10倍以上。
- 中国工程院院士艾兴教授在所作“高速切削刀具材料的发展及其合理应用”主题报告中指出，在高速切削时，随着切削速度的提高，切削力减小，切削温度的增加渐趋缓慢，生产效率和加工质量提高，从而可降低制造成本，缩短产品开发周期。高速切削大致可使切削力减小15%～30%，表面质量提高1～2级，切削速度和进给速度提高15%～20%，制造成本降低10%～15%。高速切削现已广泛应用于航空、航天、汽车、摩托车、模具、机床等工业中对钢、铸铁、有色金属及其合金、高温耐热合金、碳纤维增强塑料等复合材料的加工中，其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。目前高速加工各种材料的切削速度：普通钢和铸铁为500～2000m/min(钻、铰削100～400m/min，攻丝100m/min，滚齿300～600m/min)，淬硬钢(35～65HRC)为100～400m/min，结构铝合金为3000～4000m/min，高硅铝合金为500～1500m/min，镍基、钴基、铁基和钛合金等超级合金为90～500m/min。高速加工追求的切削速度目标为：铣削加工：铝及其合金为10000m/min，铸铁为5000m/min，普通钢为2500m/min；钻削加工(机床主轴转速)：铝及其合金为30000r/min，铸铁为20000r/min，普通钢为10000r/min。大进给目标：进给速度Vf=20～50m/min，每齿进给量fz=1.0～1.5mm/z。
- 高速切削技术不只是切削速度的提高，它的发展主要取决于刀具技术(包括刀具材料、涂层刀具结构、刀柄和装夹系统、刃磨和动平衡、检测和监控系统等)和高速机床技术(包括电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统、轴承及润滑、刀库等)的进步，而正确选用刀具与机床经常起着决定性作用。德国Darmstadt工业大学H.Schulz教授在“高速切削机床”一文中详尽介绍了选用高速机床时应注意的问题，给与会代表很大启发。
- 随着环境保护法律法规的严格实施，作为绿色制造工艺的干切削日益受到人们的高度重视。据国外企业统计，在集中冷却加工系统中，切削液占加工总成本的14%～16%，刀具成本仅占2%～4%。据测算，如果20%的切削加工采用干式加工，制造总成本可降低1.6%。因此，干切削是未来切削加工的发展方向。目前倡导的干切削并不是简单地去掉原有工艺中的切削液，也不是消极地通过降低切削参数来保证刀具使用寿命，而需要采用耐热性更好的新型刀具材料及涂层，设计合理的刀具结构与几何参数，选择最佳切削速度，形成新的工艺条件。
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- 高速切削的主要内容包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。高速切削是一个相对概念，对其切削速度范围的界定目前国内外专家尚未达成共识。通常认为高速加工时的切削速度比常规切削速度高5～10倍以上。