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高速切削及其关键技术综述 摘要 高速切削已成为先进制造技术的一个重要发展方向。高速切削的应用将提高加工精度和生产率。本文介绍了高速切削的概念及特点，分析了高速切削的关键技术：机床技术、刀具技术和工艺技术，说明了高速切削在航空、汽车工业与模具制造等领域的应用，并展望高速切削加工技术未来的发展方向。 关键词：高速切削，关键技术，应用领域，未来展望 Abstract: High-speed cutting technology has become an important development direction of advanced manufacturing technology. The application of high-speed cutting technology will improve the machining accuracy and productivity. This paper introduces the concept and characteristics of high speed cutting, and analyzes the key technologies of high-speed cutting, including machine tool technology, cutting tool technology and process technology. It also illustrates the applications of the high speed cutting in the field of aviation, automobile industry and dies manufacturing, and prospects the future development direction of the high-speed cutting technology. Key words: high-speed cutting, key technologies, application fields, future prospect 0. 引言 自世纪年代，高速切削概念首次提出以来，高速切削加工技术经历了多年理论与实践的研究和探索。近年来，随着材料、信息、微电子、计算机等技术的迅速发展，大功率高速主轴单元、高性能伺服控制系统和超硬耐磨耐热刀具材料等关键技术的解决和进步，使其在德国、美国、日本等工业发达国家得到迅速发展，已经成为先进制造技术的一个的重要发展方向，并广泛应用于装备制造工业、航空航天工业、模具工业等主要工业部门[1]。 高速切削最终要达到的主要目标之一是要通过高速切削来提高生产率、降低生产成本并以此提高整体竞争实力[2]。 1. 高速切削的概念及特点 1.1 高速切削的概念 高速切削概念的提出源于德国切削物理学家萨洛蒙（Carl J. Salomon）的著名切削实验及其物理引伸。他提出：被加工工件材料都有一个临界切削速度，其切削温度最高。在常规切削范围内（见图1A区），切削温度和刀具磨损随着切削速度的增大而提高，当切削速度到达临界切削速度后，切削温度开始随切削速度增大而降低（见图1C区），刀具磨损随切削速度增大而减小。由于受当时实验条件的限制，这一理论未能严格区分切削温度和工件温度的界限。但是，他的思想给人们一个非常重要的启示：如果能越过图1中的B区，而在高速区（图1中的C区）进行切削，则有可能用现有的刀具进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而大幅度地减少切削工时，大幅度地提高机床的生产率。经过后来研究者的不断努力，使这一想法得以实现。 1.2 高速切削的特点 高速切削在提高加工质量和加工效率2个方面实现了统一。以刀具线速度或机床主轴转速来描述高速切削。按照目前的生产和技术水平国外学者提出机床主轴转速为8000~12000r/min称为准高速切削15000~50000r/min称为高速切削大50000r/min称为超高速切削按工件材料划分当切削速度对钢材达到380m/min以上、铸铁700m/min 以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，被认为是合适的高速切削速度范围；按加工工艺划分，高速切削速度范围为车削700 7000m/min，铣削3006000m/min，钻削2001100m/min，磨削500010000m/min。 (1) 加工效率高 高速切削加工允许使用较大的进给率，2~25m/min[3]，比常规切削加工提高倍，单位时间材料切除率可提高倍，因而零件加工时间可大大减少这样可以用于加工需要大量切除金属的零件，特别是对于航空工业具有十分重要的意义 (2) 切削力小 同常规