切削加工是機械加工中應用最廣泛的加工方法之一，而高速是它的重要發(fā)展方向，其中包括高速軟切削、高速硬切削、高速干切削、大進給切削等。高速切削能大幅度提高生產效率和單位時間內的材料切除率，改善加工表面質量，降低加工費用。

　　1高速切削技術概述

　　高速切削是一個相對概念，如何定義，目前尚無共識。而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范圍，因而也很難就高速切削的速度范圍給出一個確切的定義。高速切削技術是在機床結構及材料、機床設計制造、高速主軸系統(tǒng)、快進系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設計制造系統(tǒng)、高性能刀夾系統(tǒng)、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關硬件與軟件技術均得到充分發(fā)展的基礎之上綜合而成的。

　　因此，高速切削加工是一個復雜的系統(tǒng)工程，涉及機床、刀具、工件加工工藝過程參數及切削機理等諸多方面。

　　2高速切削技術的特點

　　高速切削之所以成為技術熱點，得到廣泛工業(yè)應用，是因為它相對傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性，具體有以下優(yōu)點。

　　2.1加工效率高高速切削加工允許使用較大的進給量，比常規(guī)切削加工提高5～10倍，單位時間材料切除率可提高3～6倍，加工時間可大大減少。這樣可以用于加工需要大量切除金屬的零件，特別是對于航空工業(yè)有十分重要的意義。比如機翼的加工，大多采用整體加工法，需要切除的材料占90%以上。

　　2.2切削力減小和常規(guī)切削相比，高速切削加工時切削力至少可降低30%，這對于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能。

　　2.3切削熱對工件的影響減小高速切削加工過程極為迅速，95%以上的切削熱量極少，零件不會由于溫升導致翹曲或膨脹變形。高速切削特別適用于加工容易熱變形的零件。對于加工熔點較低、易氧化的金屬(如鎂)來說，高速切削有一定意義。

　　2.4加工精度高因為高速旋轉時刀具切削的激勵頻率遠離工藝系統(tǒng)的受迫振動，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削力小，切削熱影響小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，另外也使得刀具工件間的摩擦變小，切削破壞層變薄，殘余應力變小，實現了高精度、低表面粗糙度值加工。

　　2.5加工工序簡化由于高速切削可以達到很高的加工精度和很低的表面粗糙度值，并且在一定的切削條件下，可以對硬表面進行加工，尤其是對硬度在40～60HRC之間的高硬度進行銑削，可以部分取代電火花加工，這一點對于模具加工具有十分重要的意義，使加工工序簡化。其主要領域如附表所示。

　　3高速切削技術在模具制造中的應用

　　高速切削所具有的一系列特色和生產效益方面的巨大潛力，早已成為德、美、日等國競相研究的重要技術領域。如今美國波音公司、法國達索公司采用數控高速切削加工技術超高速銑削鋁合金、鈦合金整體薄壁結構構件。德國自1984年開始至今，由國家研究技術部(DFG)支助Darmstadt大學和41家公司對超高速切削機床的研究。日本尖端技術研究會把高速切削列為五大現代制造技術之一。如今，美、德、日、法、瑞、士、意大利生產的不同規(guī)格的各種商業(yè)化高速機床已經進入市場，應用于飛機、汽車及模具制造。

　　隨著高速加工HSM(HighSpeedMachining)技術的引進模具工業(yè)，對傳統(tǒng)的模具加工工藝產生了很大的影響，改變了模具加工工藝流程。由于模具型面一般都是十分復雜的自由曲面，并且硬度很高，采用常規(guī)的切削加工方法難以滿足精度和形狀要求。常規(guī)的加工方法是在退火后進行銑削加工，然后進行熱處理、磨削或電火花加工，最后手工打磨、拋光，這樣使得加工周期很長。特別是手工加工時間，要占整個加工周期很大一部分。

　　HSM可以達到模具加工的精度要求，減少甚至取消了手工加工，并且由于新型刀具材料(如PCD、PCBN、金屬陶瓷等)的出現，HSM可以加工硬度達到60HRC，甚至更高硬度的工件，可以加工淬硬后的模具，取代電火花加工和磨削加工。

　　高速銑削加工在模具制造中具有高效高精度以及可加工高硬材料的優(yōu)點，在工業(yè)發(fā)達國家已經得到了廣泛的應用。目前我國高速切削技術還停留在較低的水平，機床所用的切削速度比先進工業(yè)國家低一個數量級，生產效率很低，經濟效益不好。高速切削技術在模具工業(yè)中的應用更是鳳毛麟角，因此大力發(fā)展高速切削，對我國的制造業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

　　高速切削加工技術引進模具工業(yè)，主要應用于以下幾個方面：

　?、俅阌材＞咝颓坏闹苯蛹庸?。利用高速切削可加工硬材料的特點直接加工淬硬后的模具型腔，提高了模具加工的質量和效率，可取代電火花加工。

　?、贓DM(電火花)電極加工。應用高速切削技術加工電極對提高電火花加工效率起到了很大作用。高速切削電極提高了電極的表面質量和精度，減少了后續(xù)加工工序。

　?、劭焖贅蛹圃臁＠酶咚偾邢骷庸ば矢叩奶攸c，可用于加工塑料和鋁合金模型。通過CAD設計后快速生成3D實體模型，比快速原型制造效率高、質量好。

　?、苣＞叩目焖傩迯汀Ｄ＞咴谑褂眠^程中往往需要修復，以延長使用壽命，過去主要是靠電加工來完成，現在采用高速加工可以更快地完成該工作，而且可使用原NC程序，無須重新編制。

　　4高速切削存在的問題

　　高速切削是切削加工發(fā)展的主要方向之一，它除依賴于數控技術、微電子技術、新材料和新穎構件、CAD/CAM等基礎技術的發(fā)展外，自身亦存在著一系列亟待攻克的技術問題，如刀具磨損嚴重，高速切削刀具切入切出時破損問題，高速切削用刀具材料價格昂貴，銑、鏜等回轉刀具及主軸需要動平衡，刀具夾持要牢靠安全，主軸系統(tǒng)昂貴且壽命短，而且所用高速加工機床及其控制系統(tǒng)價格昂貴，使得高速切削的一次性投入較大，這些問題制約著高速切削的進一步推廣應用。

　　5結束語

　　高速切削技術是先進的制造技術，有廣闊的應用前景。推廣應用高速切削技術不但可以大幅度提高機械加工的效率、質量，降低成本，而且可以帶動一系列高新技術產業(yè)的發(fā)展。加強高速切削技術的基礎研究，建立高速切削數據庫、高速切削安全技術標準，提高機床和工具行業(yè)的開發(fā)創(chuàng)新能力，加快高速切削刀具系統(tǒng)、高速切削機床系統(tǒng)的研究開發(fā)與產業(yè)化，已是當務之急。