高速切削加工技术的发展及意义

6.1.1　高速切削加工技术的发展及意义

高速切削加工技术（HSMT）是目前各项先进制造技术中快速发展且应用前景极为广阔的一项先进应用技术，它已经被广泛地应用于汽车、航空、航天和模具制造加工行业。

1．高速切削加工技术的发展历史

高速切削加工技术（High Speed Machining Technology）的理念最初是由德国的Salomon博士于1931年正式提出的，他用大直径圆锯片对铝、铜等合金材料进行了大量铣削试验并发现：随切削速度的不断增加，切削温度在上升到一定的峰值后，会逐渐下降。这个温度峰值所对应的切削速度被金属切削加工界称为临界切削速度。由于此时刀具难以承受切削高温的作用，此切削速度区域被学者们称为“死区”。Salomon博士利用他的切削实验数据提出了可以在“死区”以外的更高速区对材料进行高速切削的高速切削理论。

由于这一高速切削加工理论的具体实施条件诸如高速回转的主轴、耐高温的刀具材料等基本条件在此后的很长一段时间内并没有很好得到解决，所以，高速切削加工技术一直没能得到快速发展。

一些工业发达国家通过对高速切削加工理论的研究和关键技术的探索，清楚地意识到它在今后日益剧烈的市场竞争中的巨大发展潜力，相继进行先期投资，做了大量实验研究工作，其中包括：1971年以前对高速切削加工的表面质量、切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成机理的试验研究。

1978年美国完成了对高速加工数控铣床的改造，达到了铣床主轴转数30000r/min与100 000r/min的重要参数指标。

直到1990年，随着数控加工技术的快速发展，高速切削加工所必须具备的几个关键技术得以突破和解决，才使得高速切削加工技术进入了实际应用发展的阶段。

1993年，直线电机的首次出现，拉开了数控机床高速伺服进给的序幕。

接下来，随着高速切削刀具材料的研制成功和快速发展，高速回转条件下应用的刀柄系统、快速换刀系统和新型高速电主轴的应用，才使得高速切削数控加工中心正式产品很快地投放市场，并开始在机床市场上独领风骚，呈现出其机床数控化的主导作用。

现在在工业发达国家，高速切削加工技术已经成为切削加工的主流技术，被日益广泛地应用于模具、航空、航天、汽车等各个行业的生产加工中。

目前的高速切削加工数控机床主流产品所达到的技术指标情况是：

精加工铝合金的切削速度是1000m/min～4000m/min，最高可达5000m/min～7500m/min（主要受限于机床主轴的转数和功率）；

半精加工铸铁，切削速度达500m/min～1500m/min；

精加工灰铸铁可达2000m/min；

精加工钢可达300m/min～800m/min；淬硬钢切削达100m/min～500m/min。

2．高速切削加工的定义

由于高速切削加工技术理论研究尚不系统，所以对切削加工领域中的“高速”二字至今没有统一的定义，一般理论趋向于主轴转数在8000r/min以上；切削线速度在500～7000m/min以上或者为普通切削加工的5～10倍即为高速切削。这里所指的“高速切削”四个字不应仅仅理解为是一个反映速度的技术指标，它更应该是一个经济指标，是一个可由此获得较大经济效益的高速度的切削加工。