Question

高速切削理论在机械加工中的应用

Answer 1

应用高速切削应用速加工技术经历了理论探索，应用探索，初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广。特别是20世纪80年代以来，航空工业和模具工业的需求大大推动了高速加工的应用。飞机零件中有大量的薄壁零件，如翼肋、长桁、框等，它们有很薄的壁和筋，加工中金属切除率很高，容易产生切削变形，加工比较困难；另外，飞机制造厂方也迫切要求提高零件的加工效率，从而缩短飞机的交付时间。在模具工业和汽车工业中，模具制造是一个关键，缩短模具交货周期，提高模具制造质量，也是人们长期努力的目标。高速切削无疑是解决这些问题的一条重要途径。自20世纪90年代起，高速加工逐步在制造业中推广应用。目前，据统计，在美国和日本，大约有30%的公司已经使用高速加工，在德国，这个比例高于40%。在飞机制造业中，高速切削已经普遍用于零件的加工。
目前高速切削已经有了一定的应用，但要给高速铣削下一个确切的定义还较困难，高速切削的切削速度范围较难给出。高速切削是一个相对概念，它与加工材料、加工方式、刀具、切削参数等有很大的关系。一般认为，高速切削的切削速度是常规切削速度的5～10倍。对常用材料，一些资料给出了大致数据：铝合金1500～5500 m/min；铜合金900 ～5000 m/min；钛合金100～1000 m/min；铸铁750～4500 m/min；钢600～800 m/min。各种材料的高速切削进给速度范围为2～25m/min。
自所罗门原理申请专利以来，高速切削技术的发展历经理论探索阶段，应用探索阶段，初步应用阶段和较成熟应用阶段。特别是20世纪70年代后，各工业发达国家相继投入大量的人力、物力、财力研究开发高速切削技术及相关技术，发展日新月异，德国、美国、瑞典、瑞士、英国和日本等制造强国走在了世界前列。近几年，随着科学技术的突飞猛进和经济发展的强大推动，高速切削机床、刀具技术和相关技术迅速进步，使高速切削(hsc-high speed cutting)技术以其高效率、高质量应用于航天、航空、汽车、模具和机床等行业中，各种切削方式、各种材料几乎无所不能，尤其是高速铣削和高速车削发展神速。该技术为“轻切削”方式，每一刀切削排屑量小，切削深度小，即ap与ae很小，但切削线速度大，为传统的3～5倍，进给速度大，为传统的5～10倍。

优势高速切削之所以得到工业界越来越广泛的应用，是因为它相对传统加工具有显著的优越性，具体说来有以下特点：
1、加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。
2、刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。由于切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%~90%。同时，由于切削力小，让刀也小，提高了加工质量。
3、刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。
4、工件表面质量好。首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量。
5、高速切削刀具热硬性好，且切削热量大部分被高速流动的切屑所带走，可进行高速干切削，不用冷却液，减少了对环境的污染，能实现绿色加工。
6、可完成高硬度材料和硬度高达hrc40-62淬硬钢的加工。如采用带有特殊涂层(tialn)的硬质合金刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下，完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工(edm)的3~6倍，而且获得十分高的表面质量(ra0.4)，基本上不用钳工抛光。

Answer 2

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