切削技术范文10篇

1切削力测量技术现状分析

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

摘要：随着科学技术水平的不断提高，作为先进制造技术的重要组成部分高速切削技术在模具加工制造中已得到越来越广泛的应用。本文结合高速切削技术的发展现状，阐述了高速切削技术的应用及其未来趋势。

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技术的发展经历了以下4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为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，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。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。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，对结构材料性能的要求越来越高，引入了很多高强度、高硬度和耐高温的新材料。这些材料加工时切削力大，温升高，刀具磨损严重，加工表面质量差，加工精度也难以提高。最突出的问题是加工困难，有些材料几乎无法加工。加热切削是克服加工困难问题的特种加工技术中最有效的方法之一，它为难加工材料的切削加工开辟了一条新的途径，已用于航宇、兵器、机械、车辆、化工、微电子及医疗工业。当前，加热切削技术及其发展在制造技术领域很受关注。

1加热切削技术及现状

加热切削技术的出现及发展

加热切削加工方法巧妙地利用了高能热源的热效应，对被切削材料进行加热，使材料切削部位受热软化，硬度、强度下降，易产生塑性变形(图1)。由于加热温升后工件材料的剪切强度下降，使切削力和功率消耗降低，振动减轻，因而可以提高金属切除率，改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度与工件温度存在一定的关系(通常，当工件温度在810℃左右时刀具的耐用度最大)，所以还可延长刀具寿命。

早在1890年就出现了对材料进行通电的加热切削，并获美国和德国专利。20世纪40年代，加热切削在美、德开始进入工业应用实践，证明高温能使“不可能”加工的金属提高加工性能，并取得经济效益。但这个时期加热切削尚处于发展的初步阶段，加工质量难以保证，基本上没有应用到生产实际中。60年代以后，利用刀具与工件构成回路通以低压大电流，实现了导电加热切削，使切削能顺利进行。70年代初，出现了一种有效的等离子弧加热切削，最初由英国研制成功。80年代以后，开发了激光加热切削，由于激光束能快速局部加热，较好地满足了加热切削的要求，因而提高了加热切削技术的实用价值。

一般热源

摘要：随着科学技术水平的不断提高，作为先进制造技术的重要组成部分高速切削技术在模具加工制造中已得到越来越广泛的应用。本文结合高速切削技术的发展现状，阐述了高速切削技术的应用及其未来趋势。

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技术的发展经历了以下4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为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，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。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。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

虚拟机械加工技术（virtualmachining）已诞生很久了，随着科学技术的进步，三维计算机辅助设计被广泛应用于产品设计，在工程作业设计、加工工序设计及产品组装程度等方面，需要开发计算机辅助技术，特别是在计算机辅助工程（CAE）方面，采用有限元法（FEM）来预先解析研究与产品性能相关联的构造、热传导性以及利用计算机辅助制造（CAM）确定刀具运动轨迹的编程技术，均已渗透到工程的各个领域而被有效利用。

切削加工仿真技术的发展动向包括两个方面，其一是开发NC仿真软件，借以显示刀具运动轨迹，并判断刀具、刀夹与工件及其夹具是否产生干涉。

在进行立铣加工时，最基本的任务是切除刀具切削刃包络面通过部分的被加工材料，使保留下来的部分成为已加工面。完成这类加工所用的软件应包括如下内容：刀具、刀具夹头、工件、夹具等的协调，机床主轴的构成及其可工作的范围，能真实地仿真机床和刀具的动作等。特别是近几年来，由于五坐标切削加工的不断增加，在实际加工前应进行NC仿真的重要性日益突出。这类NC仿真软件中，有不少软件具有极为优异的性能，如可从金属切除体积计算出加工效率；根据金属切除体积来判断切削加工是否产生过载；如果负荷固定，由于进给速度过高而产生过载，仿真软件可调整进给速度，防止过载产生，并可缩短切削加工时间等。

切削加工仿真技术的另一发展动向是研究解析切削加工过程中的物理现象，如被加工材料因塑性变形而产生热量，被切除材料不断擦过刀具前刀面形成刀屑后被排出，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并将这一系列切削过程通过计算机模拟出来，目前能达到这种理想目标的产品还为数不多。Thirdwavesystems公司的“advantedge”是采用有限元法对切削加工进行特殊优化解析的软件产品，与用于构造解析的有限元法程序包比较，其最大优点是用户界面优良，机械加工的技术人员能方便地进行解析。美国scientificformingtechnologies公司的“deform”是锻造等塑性变形加工用有限元法解析程序包，最近已被转用于切削加工。

切削过程是切屑、被加工材料的弹性变形和塑性变形的变形过程，与冲压、锻造等塑性变形比较，变形速度（单位时间产生的变形量）非常大，由此产生的塑性变形能量和前刀面上由摩擦产生的能量将引起发热，从而使温度大幅度升高，刀尖在连续而狭小的范围使被加工材料破坏、分离成切屑和已加工面等，这是切削过程的显著特征。而这些现象彼此间存在复杂的相互影响。

如果用有限元解析方式，需输入下列内容：被加工材料特性及摩擦状态等物理特性；切削条件及刀具形状等边界条件。通过有限元解析刚性方程，可输出切削力、剪切角、切削温度等带有切屑生成状态特征的量化参数，在此过程中，无需建立数学模型或提出假设。根据有限元解析的结果，还易于将切屑生成过程、应力、变形等物理量实现可视化。

摘要：高速切削技术因其加工效率、精度和质量高而广泛应用于汽车模具加工。本文基于高速加工技术的特点和优势，以高速加工时切削速度与切削温度的变化为研究对象，分析了高速加工技术在汽车零件、覆盖件、缸体和汽车轮毂等模具制造中的应用。

关键词：模具制造；高速加工；制造效率

在现代工业制造中，模具制造已经成为汽车生产的一个重要方式，但由于模具内表面精度要求高，且制造周期较长，从而影响产品的开发，导致企业利润下降。高速加工技术的出现，使汽车模具制造的工艺简化，生产周期缩短使企业能够快速适应多变的竞争环境，从而提升企业活力。相对于传统机械加工方式高速加工技术是切削加工得到巨大提升，相同时间内金属的切削量比传统加工提升40%~50%，并且由于高速加工时主轴转速快使切屑带着大量热，能够使工件的热变形变小，提高产品质量[1]。因此，高速加工技术是汽车模具制造中十分重要的生产方式。

1高速加工技术的现状

1.1国外现状。在二十世纪三十年代由德国科学家首先提出高速加工概念并进行实验研究，1970年，美国LockheeedMissilesandSpace公司将高速加工技术用于实际生产。随后，各工业大国都加强对高速加工技术的研发，使得高速主轴、快速进给系统、超硬超耐磨材料和数控系统方面取得较大进展。国外各大汽车公司现在普遍使用高速加工技术来制造汽车，以德国大众汽车为例，大众汽车的缸体，内饰模具以及中控台模具等大平面加工都使用到了高速加工技术，极大的提升了大众汽车的生产率和合格率，降低了成本，节约了能耗。瑞士Miccoli公司研发的五轴联动高速加工中心，采用了重量高的大理石材料作为高速加工中心的机身，可以很大程度上降低生产时产生的振动，提高所加工零件的质量。德国Siemens公司也研发出整体结构呈O型的5轴高速加工中心，使高速加工出的零件的质量进一步得到提升。高速加工技术的应用，极大地促进了高速加工技术的发展，其中以美国CincinnatiMilacron所制造的HyperMach五轴加工中心为突出，其高速加工的主轴转速已经可以达到60000r/min，最大进给速度能达到100m/min,主轴的功率高达80kW。1.2国内现状。国内高速加工技术起步较晚，大部分企业都是依靠国外进口，并且后期投入资金较少，高速加工技术发展增长缓慢，和国外有着较大的差距[2]。我国高速加工技术有着基础研究不足，加工工艺差等缺点，随着二十世纪末引进国外先进高速加工中心，高速加工技术得到了快速的发展，使机械加工周期大大减少。但国内刀具企业一直使用标准化的刀具，没有对刀具进行创新研究，虽然一直在引进一些国外先进的设备，但设备总量不够，大部分用于生产通用的刀具生产线，因此成都工具研究所以及上海工具研究等所加强对高速加工技术的投入，对高速加工技术所需的刀具材料以及加工工艺有了较大的进展，并且已经为航空航天提供产品。高速加工技术现已经成为各大高校研究所的重要课题之一。

2高速加工技术分析

1切削力测量技术现状分析

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

一、切削加工进入了高速切削时代（技术篇）

在数控技术和刀具技术的共同推动下切削加工已进入了高速切削时代。近二十年切削速度提高了5至10倍，切削加工效率提高了50%到一倍。切削速度提高到一定数值后随着切削速度的增加切削力反而下降，在更高的切削速度下工件的温升也随之降低。现在新型硬质合金涂层刀具、各种超硬刀具已广泛用于汽车、航空、航天和模具等行业各种材料的高速切削加工，包括干切削、重切削和硬切削加工，有效地提高了加工效率和产品质量。

现代加工中刀具费用只占制造成本的3%～4%，但它对总制造成本的影响却要大得多。加工效率提高20%加工成本可降低15%，而刀具价格下降20%加工成本只能降低0.6%，刀具寿命延长一倍加工成本也只降低1.5%。计划经济时代有的加工企业制订刀具消耗定额进行成本控制，甚至在高效率的进口设备上使用低性能的焊接刀具，难以发挥设备性能反而造成更大浪费。现在越来越多的人认识到：加大刀具投入进行高速切削加工，是提高加工效率和降低生产成本的有效手段。这是近年切削理念的一次进步。

几年前国外有人预言“超硬刀具、高韧性陶瓷材料和超硬涂层是切削加工的未来”。现代汽车制造业和航空航天工业用PCD刀具铣削铝合金的速度达到4000～7000m/min；CBN刀具精镗铸铁缸孔的速度达到2000m/min，还成功地用于淬硬轧辊的粗加工；新型超硬涂层牌号的硬度达HV400O,可承受800～1100℃的高温。随着超硬刀具材料和涂层技术的迅速发展，高速切削将会得到更广泛的应用。

二、切削理念的更新推动了加工效率的不断提高（理念篇）

先进刀具有三大技术基础：材料、涂层和结构创新。目前我国的刀具材料和涂层技术与国外还有较大差距，在使用常规加工设备的场合下，注重刀具的结构创新同样是提高切削效率的有效和更为可行的手段。

[论文关键词]高速切削；设备；选择

[论文摘要]本文通过对高速切削加工技术的优越性和巨大经济效益的分析，全面论述了高速切削对机床设备及刀具系统的具体要求，阐述了高效率、高精度、高柔性和绿色化的高速切削加工技术是机械加工领域的发展趋势。

1高速切削的概念

当切削速度超过被切削材料临界切削速度时，切削温度下降，切削抗力减小，刀具使用寿命延长。目前，主轴转速高达60000r/min，进给速度高达90m/min，加速度达到1.7g的高速切削机床已商品化。并在航天、模具、汽车等行业的实际应用中，产生了巨大的技术经济效益。高速切削加工不但要求切削主轴的高转速，而且要求轴向进给的高速度和高加速度、先进的切削刀具等相关的关键技术。高速切削应该是可靠的高速切削。通常将切削速度和进给速度达到常规机床5～10倍的切削加工称之为高速切削。然而，根据Salomon的高速切削理论，高速切削应为切削温度不再随切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高进给速度与加速度为主要特征的切削加工。因此，对于不同的材料，高速切削的速度范围是不同的。目前，常用材料的高速切削范围：铝合金为1000～7000m/min，碳钢为500～2000m/min，钛合金为i00～1000m/min。

2机床选择

现阶段，为了实现高速切削加工，一般采用高柔性的高速数控机床、加工中心，也有采用专用的高速铣、钻床。这些设备的共同之处是：必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。高速切削与传统切削最大的区别是，“机床—刀具—工件”系统的动态特性对切削性能有更强的影响力。在该系统中，机床主轴的刚度、刀柄形式、刀长设定、主轴拉刀力、刀具扭力设定等，都是影响高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即单位时间内材料被切除的体积，通常受限于“机床—刀具—工件”工艺系统是否出现“颤振”。因此，为了满足高速切削加工的需求，首先要提高机床动静刚度尤其是主轴的刚度特性。现阶段高速切削之所以能够成功，一个很关键的因素在于对系统动态特性问题的掌握和处理能力。为了更好地描述机床主轴的刚度特性，工程上提出新的无量纲参数一DN值，用以评价机床的主轴结构对高速切削加工的适应性。所谓DN值即“主轴直径与每分钟转速之积”。新近开发的加工中心主轴DN值大都已超过100万。为了减轻轴承的重量，还采用了比钢制品要轻得多的陶瓷球轴承；轴承润滑方式大都采用油气混合润滑方式。在高速切削加工领域，目前已开发空气轴承和磁轴承以及由磁轴承和空气轴承合并构成的磁气／空气混合主轴。在机床进给机构方面，高速切削加工所用的进给驱动机构通常都为大导程、多头高速滚珠丝杠，滚珠采用小直径氮化硅陶瓷球，以减少其离心力和陀螺力矩；采用空心强冷技术来减少高速滚珠丝杠运转时由于摩擦产生温升而造成的丝杠热变形。近几年来，用直线电机驱动的高速进给系统问世，这种进给方式取消了从电动机到工作台溜板之间的一切中间机械传动环节，实现了机床进给系统的零传动。由于直线电机没有任何旋转元件，不受离心力的作用，可以大大提高进给速度。直线电机的另一大优点是行程不受限制。直线电机的次极是一段一段连续铺在机床的床身上。次极铺到哪里，初极工作台就可运动到哪里，而且对整个进给系统的刚度没有任何影响。采用高速丝杠或直线电机，能够大大提高机床进给系统的快速响应。直线电机最高加速度可达2～10G，最大进给速度可达60～200m/min或更高。此外，机床的运动性能也将直接影响加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大进给的加工方法。要求机床在大进给速度条件下，应具有高精度定位功能和高精度插补功能，特别是圆弧高精度插补。圆弧加工是采用立铣刀或螺纹刀具加工零部件或模具时，必不可少的加工方法。

摘要：高速切削作为机械制造中的一种基本工艺，经常被用于零件加工环节，主要具有速度高、精确性高等明显优势。文章以机械制造为例，首先介绍了高速切削加工的现状，了解高速切削加工工艺特征，在此基础上明确了高速切削的主要优势，然后针对数控高速切削加工工艺在机械制造中的实践展开了详细探讨。

关键词：机械制造；数控高速切削；加工工艺实践

数控高速切削目前在机械制造业得到了普遍运用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工数控操作来提高机械制造效率，合理地选用道具。高速切削工艺主要通过数控编程来进行操控的，注意切削用量，以合理的速度、较高的操作工艺来进行机械切削加工制造，在应用高速切削技术的基础上，不仅提高了机械制造速度，还将现代操作工艺的优势得到了很好地体现。因此目前高速切削工艺在国内机械制造业得到了广泛运用，将这种工艺用在难加工材料、复杂曲面、薄壁件等的切削加工环节，更好地发挥了高速切削工艺的优势。

1机械制造中数控高速切削加工的现状分析

在新时期下，难加工材料的切削环节积极运用了高速切削工艺，促进了电火花加工成型，为后期的手工研磨以及抛光等工作打下了稳定基础。但是在实际工作中相应的操控人员没有及时了解市场需求，没有考虑到市场需求的多样化，产品更新的周期缩短，现阶段面临着严峻的市场竞争压力。产品的生产周期由过去的90天变为现在的20天试模，由于模具生产精度不高，无法保证产品及时上市，导致了行业的市场压力大，不利于机械制造业的更好发展。

2关于高速切削加工工艺的解析