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摘 要：机械制造的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工。高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一，不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。高速切削必将成为零件切削加工的主流技术，目前高速加工技术在汽车行业、航空航天、模具、家电行业逐渐被国内外企业广泛使用。
关键词：高效切削；加工；应用
引言
高速切削技术和干式切削技术是目前绿色切削技术中的主要技术研究方向，高速切削和干式切削技术的有机结合，将获得生产效率高、加工质量好和无环境污染等多重利益。根据研究理论被加工材料都有一个临界切削速度v0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。
1.高速切削的概念
高速加工通常指的是在合理的速度和较高的表面进给速度下进行的立铣加工。高速加工的基本出发点是高速低负荷状态下的切削可比低速高负荷状态下切削更快地切除材料。低负荷切削意味着可减轻切削力，从而减少切削过程中的振动和变形。使用合适的刀具，在高速状态下可切削高硬质的材料。同时，高速切削可使大部分的切削热通过切屑带走，从而减少零件的热变形。
上述这些优点仅在合适的加工策略的情况下才能实现，高速加工并不是简单地使用现有刀具路径，通过提高主轴转速和进给率实现。高速加工之所以令人注目，是因为它具有如下的优越性，以模具加工为例，过去一般的是分为粗加工→半精加工→精加工→电火化加工→磨光加工等多个加工工程，而采用高速后，可以将这些加工集中为一个工程，而且由于加工精度的提高，磨光工程也可也省去。
图1.1一般的铣削加工过程
图1.2高速铣削加工过程
图1.1是一般的加工程序，在通常情况下，模腔完成粗加工后都需要使用铜工作精加工，然后再打磨，铜工制作、电蚀及打磨抛光都是一些比较费时的工序。图1.2是使用高速加工的加工流程，省去铜工制作及电蚀过程。大大缩短模腔的生产过程。
高速加工有利于提高生产率，高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍；有利于改善加工精度和表面质量，首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量减少切削产生的热量；有利于加工薄壁零件。
汽车零部件行业采用高速切削后，更是取得了突飞猛进的成绩。南京汽车公司为此已采用CBN立銑刀进行高速高精度加工。图1.3所示为南京汽车公司采用高速高精度加工技术后，模具制作周期缩短的情况。
图1.3采用高速高精度加工缩短模具制作周期
2.干式切削
干式、半干式切削被称为新世纪的切削技术，目前，国际上流行的不使用切削液的切削方法主要有：
（1）完全不使用切削液的——全干式切削（高速干式切削法）；
（2）用气体混
合微量润滑剂代替切削液的——半干式切削。干式切削法，也叫高速干式切削法。
使用高强度刀具，小切深、大走刀，进行超高速切削加工。切削热90%以上被切屑带走，通过切削工艺条件的改变来实现无切削液化加工，其效率高、成本低，而机床、刀具投入的技术与成本很高干式切削工艺的成败，关键在于找到一种代替冷却和润滑的方法。
目前，比较成功的干式切削法有两种：高速干式切削和低温冷风切削。干切削加工技术已广泛应用于铸铁、钢、铝、钛、镁等及其合金的切削加工。
3.高速加工的应用
目前，适合高速切削的工件材料有铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢、淬硬钢、石墨和石英玻璃等。航空制造业（尤其是大型整体铝合金薄壁飞机结构件的加工）、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。高速切削技术逐渐应用于加工铸铁和硬铝合金，尤其是加工大型覆盖件冲压模、锻模、压铸模和注射模，目的是在减少加工时问和研制时间的同时提高尺寸公差和表面一致性。现在，传统切削工艺能够加工的工件材料高速切削几乎都能加工，而传统切削工艺很难加工的工件材料（如镍基合金、钛合金、纤维增强塑料等）在高速切削条件下将变得易于切削。高速切削时对不同工件材料要选用与其合理匹配的刀具材料和适应的加工方式等切削条件，才能获得最佳的切削效果。目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、模具行业、航空航天行业，尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了强大的功能。
此外，在高速切削技术的基础上，开发了干切削（准干切削、微量润滑切削）、硬切削（以车代磨、以铣代磨）等工艺，不仅提高了加工效率，改变了传统不同切削加工的界限，而且开创了切削加工“绿色制造”的新时代。
4.高速切削的主要问题
（1）合理加工参数的选择
高速切削作为一种新的切削方式，尚没有完整的加工参数表可供选择，也没有许多加工实例可供参考。因此，如何选择合理的加工参数，达到最佳切削效果，是高速切削应用中的一个首要问题。
（2）合适的刀具选择
刀具作为高速切削的切削工具，是高速切削推广应用中的一个关键问题。传统铣削中，切削速度不可能超200m/min，因此，国内市场上要寻找一把切削速度超过500m/min的铣刀是很困难的，更不要说切削速度超过1000m/min的铣刀。如何开发出能满足高速切削要求刀具，是国内众多刀具生产商面临的一个新挑战。
（3）大多数CAM软件，没有考虑到高速切削问题由于高速切削是一种新的加工理念，所以，在众多的CAM软件中，都没有考虑到高速切削问题，例如，高速切削加工复杂轮廓时，要求保持一种有规律的匀速，不允许有明显的滞后现象，否则将会烧坏刀具，而一般CAM软件处理轮廓的NC程序，在曲率变化大的部分，为了保证插补精度，会有明显的滞后现象产生。
（4）切削仿真问题，进行实时的机床仿真模拟以检测NC代码的可靠性。
结论
21世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。目前，绿色制造中的绿色制造技术干式切削加工和高速切削加工常常结合应用。微量油雾冷却目前已成为高速切削首选的冷却介质，氮气油雾冷却介质在高速铣削中取得了很好的效果。绿色切削制造技术的发展趋势表明，干式切削与高速切削的有机结合将获得生产效率高、加工质量好、环境污染小等多重效益。
参考文献
[1]Paul Kenneth Write，21世纪制造[M].清华大学出版社，2004
[2]乐兑谦.金属切削刀具[M].机械工业出版社，1992年12月
关键词：高效切削；加工；应用
引言
高速切削技术和干式切削技术是目前绿色切削技术中的主要技术研究方向，高速切削和干式切削技术的有机结合，将获得生产效率高、加工质量好和无环境污染等多重利益。根据研究理论被加工材料都有一个临界切削速度v0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。
1.高速切削的概念
高速加工通常指的是在合理的速度和较高的表面进给速度下进行的立铣加工。高速加工的基本出发点是高速低负荷状态下的切削可比低速高负荷状态下切削更快地切除材料。低负荷切削意味着可减轻切削力，从而减少切削过程中的振动和变形。使用合适的刀具，在高速状态下可切削高硬质的材料。同时，高速切削可使大部分的切削热通过切屑带走，从而减少零件的热变形。
上述这些优点仅在合适的加工策略的情况下才能实现，高速加工并不是简单地使用现有刀具路径，通过提高主轴转速和进给率实现。高速加工之所以令人注目，是因为它具有如下的优越性，以模具加工为例，过去一般的是分为粗加工→半精加工→精加工→电火化加工→磨光加工等多个加工工程，而采用高速后，可以将这些加工集中为一个工程，而且由于加工精度的提高，磨光工程也可也省去。
图1.1一般的铣削加工过程
图1.2高速铣削加工过程
图1.1是一般的加工程序，在通常情况下，模腔完成粗加工后都需要使用铜工作精加工，然后再打磨，铜工制作、电蚀及打磨抛光都是一些比较费时的工序。图1.2是使用高速加工的加工流程，省去铜工制作及电蚀过程。大大缩短模腔的生产过程。
高速加工有利于提高生产率，高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍；有利于改善加工精度和表面质量，首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量减少切削产生的热量；有利于加工薄壁零件。
汽车零部件行业采用高速切削后，更是取得了突飞猛进的成绩。南京汽车公司为此已采用CBN立銑刀进行高速高精度加工。图1.3所示为南京汽车公司采用高速高精度加工技术后，模具制作周期缩短的情况。
图1.3采用高速高精度加工缩短模具制作周期
2.干式切削
干式、半干式切削被称为新世纪的切削技术，目前，国际上流行的不使用切削液的切削方法主要有：
（1）完全不使用切削液的——全干式切削（高速干式切削法）；
（2）用气体混
合微量润滑剂代替切削液的——半干式切削。干式切削法，也叫高速干式切削法。
使用高强度刀具，小切深、大走刀，进行超高速切削加工。切削热90%以上被切屑带走，通过切削工艺条件的改变来实现无切削液化加工，其效率高、成本低，而机床、刀具投入的技术与成本很高干式切削工艺的成败，关键在于找到一种代替冷却和润滑的方法。
目前，比较成功的干式切削法有两种：高速干式切削和低温冷风切削。干切削加工技术已广泛应用于铸铁、钢、铝、钛、镁等及其合金的切削加工。
3.高速加工的应用
目前，适合高速切削的工件材料有铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢、淬硬钢、石墨和石英玻璃等。航空制造业（尤其是大型整体铝合金薄壁飞机结构件的加工）、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。高速切削技术逐渐应用于加工铸铁和硬铝合金，尤其是加工大型覆盖件冲压模、锻模、压铸模和注射模，目的是在减少加工时问和研制时间的同时提高尺寸公差和表面一致性。现在，传统切削工艺能够加工的工件材料高速切削几乎都能加工，而传统切削工艺很难加工的工件材料（如镍基合金、钛合金、纤维增强塑料等）在高速切削条件下将变得易于切削。高速切削时对不同工件材料要选用与其合理匹配的刀具材料和适应的加工方式等切削条件，才能获得最佳的切削效果。目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、模具行业、航空航天行业，尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了强大的功能。
此外，在高速切削技术的基础上，开发了干切削（准干切削、微量润滑切削）、硬切削（以车代磨、以铣代磨）等工艺，不仅提高了加工效率，改变了传统不同切削加工的界限，而且开创了切削加工“绿色制造”的新时代。
4.高速切削的主要问题
（1）合理加工参数的选择
高速切削作为一种新的切削方式，尚没有完整的加工参数表可供选择，也没有许多加工实例可供参考。因此，如何选择合理的加工参数，达到最佳切削效果，是高速切削应用中的一个首要问题。
（2）合适的刀具选择
刀具作为高速切削的切削工具，是高速切削推广应用中的一个关键问题。传统铣削中，切削速度不可能超200m/min，因此，国内市场上要寻找一把切削速度超过500m/min的铣刀是很困难的，更不要说切削速度超过1000m/min的铣刀。如何开发出能满足高速切削要求刀具，是国内众多刀具生产商面临的一个新挑战。
（3）大多数CAM软件，没有考虑到高速切削问题由于高速切削是一种新的加工理念，所以，在众多的CAM软件中，都没有考虑到高速切削问题，例如，高速切削加工复杂轮廓时，要求保持一种有规律的匀速，不允许有明显的滞后现象，否则将会烧坏刀具，而一般CAM软件处理轮廓的NC程序，在曲率变化大的部分，为了保证插补精度，会有明显的滞后现象产生。
（4）切削仿真问题，进行实时的机床仿真模拟以检测NC代码的可靠性。
结论
21世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。目前，绿色制造中的绿色制造技术干式切削加工和高速切削加工常常结合应用。微量油雾冷却目前已成为高速切削首选的冷却介质，氮气油雾冷却介质在高速铣削中取得了很好的效果。绿色切削制造技术的发展趋势表明，干式切削与高速切削的有机结合将获得生产效率高、加工质量好、环境污染小等多重效益。
参考文献
[1]Paul Kenneth Write，21世纪制造[M].清华大学出版社，2004
[2]乐兑谦.金属切削刀具[M].机械工业出版社，1992年12月