高速切削加工在工业生产上的应用

　　高速切削加工的概念提出后，经过长期的探索、研究和发展，在近期才被广泛应用于工业生产。

　　目前，加工钢件时切削速度已达到3000m/min，加工铸铁也达到3000m/min，而加工铝合金时切削速度则达到7000m/min，比常用的切削速度提高了许多倍。除了高速切削外，高速磨削技术也已进入实用阶段。常规磨削速度为30～40m/s，而超高速磨削的速度已达到150m/s以上了。高速切削和磨削除了能大幅度提高生产率以外，还可以提高加工质量，大大改善加工表面质量。

　　高速切削是指在比常规切削速度高出很多的速度下进行的切削加工。传统的切削速度和刀具寿命的关系被假定为线性关系，即刀具的速度越高，刀具的磨损越快。20世纪上半叶，一些研究人员发现，在某些加工过程中，切削速度达到某个值后，情况开始发生变化，刀具磨损加剧，但是速度继续上升，超过这一值域，又可以恢复正常加工。经过长期的生产实践，人们意识到对于某一特定的被加工材料来说，在比现行使用的切削速度高许多倍的区域可能存在一个十分理想的切削条件。在这个切削条件下，生产率高，刀具耐用度长，而且切削力也比较小。

　　高速切削中切削力减小是高速切削技术应用发展的物理基础。对于为什么速度高到一定程度，切削力会减小的问题，有人认为是由于工件材料软化所致。这种软化可以理解为切削速度加快，切削剪切区温度升高，材料屈服极限降低。也有研究者认为，切削加工所需的能量在某一速度范围内达到平衡点，随着切削速度进一步加快，切削力降低，并在某一速度后保持不变，然后可能随着切削的动量改变略有变化。但这些推断都还不能从材料变形机理上予以确切说明。所以，进一步的研究应当考察切削中产生材料变形所需能量是否随材料变形速度而变化，是否在变形速度(流变速度)超过某一极限值后改变了材料变形方式，从而使变形所需能量减少了。确定这一界限，寻求最佳切削速度具有重大的意义。

　　怎样定义高速切削？目前一般的定义是5～10倍于常规切削速度的切削称为高速切削。笔者认为，在萨洛蒙(Salomon)理论成立的前提下，特定材料切削速度达到极限速度时的切削状态就应称为高速切削，高速切削不仅仅通过速度来划分，而是跟材料的物理力学性能和切削状态密切相关。

　　尽管目前已形成了高速切削的实用技术，但高速切削机理研究还只停留在一个试验探索阶段，在基础理论上的研究还不成熟。从切削过程中材料的物理力学性能变化状态，而不仅仅通过切削速度来区分常规切削加工和高速切削加工更为科学合理。 

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