高速切削工藝的基礎知識

數控切削加工作為制造技術的主要基礎工藝，隨著制造技術的發展，近年來也取得了很大的進步。高速切削是一項綜合技術，企業在購置合適的高速切削機床后，必須根據產品的材料和結構特點，選擇合適的切削刀具，采用最佳的切削工藝，以達到理想的高速加工效果。下面為大家介紹一下高速切削工藝的基本知識：

一.高速切削的關鍵

高速切削是指切削速度超過傳統切削速度五至十倍的切削加工，因此根據加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度范圍也不同。高速切削包括高速銑削、高速車削、高速鉆孔、高速車銑等等。如何實現高速切削，就必須要考慮以下的幾個方面：

1.高速切削的機床

機床有高主軸轉速、高動態的進給驅動，大的功率，主軸和床身有良好的剛性，優良的吸振特性和隔熱性能，快速的CNC控制性能，可靠的安全防護等等。

2.高速切削的刀具

刀具具有良好的耐磨性和高的強度韌性，優良的刀具涂層技術，合理的幾何結構參數，高度動平衡的刀具系統，安全可靠的夾緊方式，高同心度的刀刃精度質量等等。

3.高速切削的工藝

優化的高速加工參數，合適高速切削的加工走刀方式，專門的CAD/CAM編程策略，充分冷卻潤滑并且有環保特性的冷卻方式等等。

二. 高速切削刀具

1.高速切削刀具的材料

高速切削刀具材料主要有硬質合金、涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具。而最常用的是硬質合金、涂層刀具和金屬陶瓷。必須注意的是不存在一種萬能刀具材料可適用于所有加工件材料的高速加工，換句話說就是加工工件時要根據加工件的材料去選擇合適材料的刀具。

2.高速切削刀具的結構

高速銑削刀具分為整體式和機夾式。小直徑銑刀一般采用整體式，大直徑銑刀采用機夾式。高轉速機床對于刀具直徑有一定的限制，整體式高速銑刀在出廠時經過動平衡檢驗，比較常用；而機夾式需要在每次裝夾刀片后進行動平衡。機床在轉速比較低、能提供較大扭矩時可采用機夾式銑刀。

3.刀具的夾緊方式

刀桿夾緊刀具的方式主要有側固式、彈性夾緊式、液壓夾緊式和熱裝式等。側固式難以保證刀具動平衡，在高速銑削時不宜采用；彈簧夾頭有良好的動平衡，操作精度與操作人員的操作有關，比較適用于高速加工低速段；液壓夾頭動平衡一般，操作精度一致性好，但結構容易損壞，成本也比較貴；熱裝夾頭動平衡很優秀，操作精度也相對來說比較高，同心度、動平衡和使用簡便性最好，比較適用于更高轉速的高速切削。

4.刀具的平衡

刀具動平衡分機外動平衡和機上動平衡，機外動平衡需專用機外動平衡機，有動力裝置提供旋轉運動，測量出動不平衡的質量和相位，再通過調整平衡環或在特定位置去掉部分材料，使刀具達到動平衡標準的要求。機上動平衡則用機床主軸提供旋轉運動，其余與機外動平衡相同。每種規格的高速機床都會按標準規定動平衡量，選購整體刀具時必須要求達到動平衡標準，機夾刀具必須經過動平衡后才能使用。

5.刀具的安全性

高轉速情況下會產生很大的離心力，造成普通彈簧夾頭夾緊力下降和大直徑刀具被破壞的兩種危險。同時，飛濺的切屑和崩刃具有很高的動能，很有可能會造成人體傷害。因此工藝系統必須要有高標準的防護措施！

三. 高速切削加工方式

1. 高速切削方式

高速切削加工方式有許多特點，原則上多采用分層環切加工，順銑加工刀具壽命較長，而往復銑方式刀具壽命最低。直接垂直向下進刀極易出現崩刃情況，不宜采用。斜線軌道進刀方式是對刀具和主軸的沖擊比較小，可明顯減少下刀崩刃情況。

2.高速切削用量

高速切削加工用量的確定主要考慮加工效率、加工表面質量、刀具磨損以及加工成本。不同刀具加工不同工件材料時，加工用量會有很大差異。

四. 高速切削冷卻潤滑技術

在高速切削時由于金屬去除率和切削熱的增加，切削介質必須具備將切屑快速沖離工件、減低切削熱和增加切削界面潤滑的能力。若不使用會加大銑刀刃在切入切出過程的溫度變化，產生熱疲勞，降低刀具壽命和可靠性。傳統的濕式冷卻如乳化液和油類切削液，其具備較高的壓力和流速才能達到高速切削的要求，但所產生的的污染問題和成本加工會更嚴重。

五. 高速切削數控編程

1.盡可能減少程序塊，提高程序處理速度；

2.盡可能減少速度的急劇變化，可在程序段中加入一些圓弧過渡段；

3.盡可能減少銑削負荷的變化，使加工余量盡量控制均勻；

4.多采用分層銑削；

5.原則上均采用順銑方式；

6.切入和切出盡量采用切向進刀。刀具進入材料盡可能采用連續的螺旋和圓弧軌跡進行銑削以保證恒定的切削條件；

7.粗加工不是簡單的去除材料，要注意保證本工序和后續工序加工余量均勻；

8.充分利用數控系統提供的仿真驗證功能。零件在加工前必須經過仿真，驗證刀位數據的正確性、刀具各部位是否與零件發生干涉、刀具與夾具附件是否發生碰撞，確保產品質量和操作安全。