高速切削在實(shí)際應(yīng)用的表現(xiàn)

高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，它給傳統(tǒng)的金屬切削理論帶來了一種革命性的變化。那么，它是不是放之四海而皆準(zhǔn)呢?顯然不行。目前， 即便是在金屬切削機(jī)床水平先進(jìn)的瑞士、德國、日本、美國，對(duì)于這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索研究當(dāng)中。實(shí)際上，人們對(duì)高速切削的經(jīng)驗(yàn)還很少，還有許多問題有待于解決：比如高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題，機(jī)床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的動(dòng)平衡、扭矩傳輸）、冷卻潤滑液的選擇、CAD/CAM 的程序后置處理問題、高速加工時(shí)刀具軌跡的優(yōu)化問題等等。

現(xiàn)在看來，主軸轉(zhuǎn)速為10～42000r/min這樣的高速切削在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍受到一些限制：

(1)主軸轉(zhuǎn)速10～42000r/min時(shí)，刀具必須采用 HSK 的刀柄，外加動(dòng)平衡，刀具的長度不能超過120mm，直徑不能超過16mm，且必須采用進(jìn)口刀具。這樣，在進(jìn)行深的型腔加工時(shí)便受到限制。

(2)機(jī)床裝備轉(zhuǎn)速為10～42000r/min的電主軸時(shí)，其扭矩極小，通常只有十幾個(gè)N·m，最高轉(zhuǎn)速時(shí)只有5～6N·m。這樣的高速切削，一般可用來進(jìn)行石墨、鋁合金、淬火材料的精加工等。

(3)MIKRON公司針對(duì)這些情況開發(fā)了一些主軸最高轉(zhuǎn)速為12000r/min、15000r/min、18000r/min和24000r/min的機(jī)床，盡力提高進(jìn)給量(40000～60000mm/min)，以保證機(jī)床既能進(jìn)行粗加工，又能進(jìn)行精加工，既省時(shí)效率又高。

(4)針對(duì)傳統(tǒng)的加工方式和不同的被切削材料，應(yīng)選擇合適的刀具材料來實(shí)現(xiàn)高速加工，而不能一味地追求高速，為高速而高速。如在美國的航天工業(yè)中，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)7500m/min的線速度來切削鋁合金；但是切削鋼和鑄鐵時(shí)，目前世界上實(shí)際進(jìn)行的高速加工所能實(shí)現(xiàn)的最高速度，也只能達(dá)到加工鋁合金的 1/3～1/5，約為1000～1200m/min， 其原因是切削熱會(huì)使刀尖產(chǎn)生熱破損。由此可見，刀具材料的耐熱性是加工黑色金屬的關(guān)鍵。對(duì)超級(jí)合金，包括鎳基、鈷基、鐵基和鈦基合金而言，其共同特點(diǎn)是在高溫下能保持高強(qiáng)度和高的耐腐蝕性，但它們又都是難加工材料。目前加工這種材料時(shí)的最高進(jìn)給速度為500m/min，主要受制于刀具材料及其幾何形狀。

所以說，高速加工的刀具材料必須根據(jù)工件材料和加工性質(zhì)來選擇。一般而言，陶瓷(AlO，SiN)、金屬陶瓷及PCBN刀具等適用于對(duì)鋼、鐵等黑色金屬的高速加工；PCD 和CVD等刀具則適用于對(duì)鋁、鎂、銅等有色金屬的高速加工。