做座高速切削和干切削技术推动刀具快速发展

高速切削和干切削技术推动刀具快速发展

高速切削和干切削已发展成为现代切削加工技术的重要趋势，有力推动着刀具材料和结构，以及刀具装夹结构等先进切削技术的日新月异和推广应用。

随着数控机床和加工中心等高效设备应用的日渐普及，在航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、能源、模具等装备制造业的空前发展推动下，切削加工已迈入了一个值得1提的是以高速、高效和环保为标志的高速加工发展的新时期—现代切削技术阶段。

高速切削、干切削和硬切削作为当前切削技术的重要发展趋向，其重要地位和角色日益很多企业平均主义比较严重凸显。对这些先进切削技术的应用，不仅令加工效率成倍提高，亦着实推动了产品开发和工艺创新的进程。例如，精密模具硬质材料的型腔，采用高转速、小进给量和小吃深加工，既可获得很高的表面质量，又能够省却磨削、EDM和手工抛光或减少相应工序的时间，从而缩短生产工艺流程，提高生产率。

过去一些企业制作复杂模具时提升软实力，基本上都需要3~4个月才能交付使用，而现在采用高速切削加工後，半个月便可完成。据调查，一般的工模具，有60%的机加工量可用高速加工工艺来实现。

图1 应用山高CBN300加工机床床身导轨（切削速度380m/min、进给量0.42mm/tooth、切削深度0.4mm，无冷却液），验证其刀具寿命超出黑色陶瓷30倍。

高速加工时，不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能稳定地断屑和卷屑、还要能达成高精度，并能实现快换或自动更换等。因此，对刀具材料、刀具结构、以及刀具的装夹都提出了更高要求。

对刀具材料的要求

高速加工刀具最突出的要求是，既要有高的硬度和高温硬度，又要有足够的断裂韧性。为此，须选用细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石（PCD）和聚晶立方氮化硼（PCBN）等刀具材料—它们各有特点，适应的工件材料和切削速度范围也都不同。例如，高速加工铝、镁、铜等有色金属件，主要采用PCD和CVD金刚石膜涂层刀具。高速加工铸件、淬硬钢（50~67HRC）和冷硬铸铁主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。

上海大众汽车有限公司采用Seco刀具(上海)部份输电线路被冰雪压断公司生产的立方氮化硼CBN300刀片面铣刀，在柔性生产线上高速铣削发动机缸体平面(铸件)，切削速度高达1600m/min，进给速度5000mm/min。用PCD刀具加工铝合金的切削速度一般为m/min，最高更可达7500m/min。而用陶瓷和PCBN刀具加工淬硬钢和冷硬铸铁时的切削速度已达200m/min。

1. 硬质合金已迈入细晶粒超细晶粒阶段

涂层硬质合金刀具（如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等）虽其加工工件材料范围广，但抗氧化温度一般不高，所以通常只宜在m/min的切削速度范围内加工钢铁件。对於Inconel 718高温镍基合金可使用陶瓷和PCBN刀具。据报道，加拿大学者用SiC晶须增韧陶瓷铣削Inconel 718合金，推荐最佳的切削条件为：切削速度700m/min，吃深为mm，每齿进给量为0..18mm/z。

目前，硬质合金已进入细晶粒(.5μm)和超细晶粒(