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數(shù)控加工作為現(xiàn)代制造業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，在機(jī)械、航空航天和模具等行業(yè)發(fā)揮著極為重要的作用。90年代以來，歐、美、日各國(guó)競(jìng)相開發(fā)和應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快了機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元中電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速15000～100000r/min，高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)（0.01μm）。而新一代高速數(shù)控機(jī)床特別是高速加工中心的開發(fā)應(yīng)用與超高速切削緊密相關(guān)。
1.國(guó)內(nèi)外加工中心切削水平的差異
目前先進(jìn)國(guó)家的車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min（有的高達(dá)10萬(wàn)r/min） 以上。例如：在銑削平面時(shí)，國(guó)外的切削速度一般大于1000～2000m/min，而國(guó)內(nèi)只相當(dāng)于國(guó)外的1/12～1/15，即國(guó)內(nèi)干12～15個(gè)小時(shí)的活相當(dāng)于國(guó)外干1個(gè)小時(shí)。據(jù)調(diào)查，許多加工中心的實(shí)際切削時(shí)間不到工作時(shí)間的55%。因此，如何提高加工效率，降低廢品率成了眾多企業(yè)共同探討的問題。對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)控加工中心切削效率部分調(diào)查發(fā)現(xiàn)，普遍存在如刀具精度低、刀片跳動(dòng)量大、加工光潔度低、工藝設(shè)備不配套等諸多問題。
2.提高切削效率的途徑
�。�1）合理選擇切削用量
當(dāng)前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。
實(shí)踐證明，當(dāng)切削速度提高10倍，進(jìn)給速度提高20倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削“禁區(qū)”后，切削機(jī)理發(fā)生了根本的變化。其結(jié)果是：?jiǎn)挝还β实慕饘偾谐侍岣吡?0%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，大幅度降低了留在工件上的切削熱，切削振動(dòng)幾乎消失；切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍。根據(jù)目前機(jī)床的情況來看，要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具的高速加工能力，需采用高速加工，增大單位時(shí)間材料被切除的體積（材料切除率Q）。
在選擇合理切削用量的同時(shí)，盡量選擇密齒刀（在刀具每英寸直徑上的刀齒數(shù)≥3），增加每齒進(jìn)給量，提高生產(chǎn)率及刀具壽命。有關(guān)試驗(yàn)研究表明：當(dāng)線速度為165m/min，每齒進(jìn)給為0.04mm時(shí)，進(jìn)給速度為341m/min，刀具壽命為30件。如果將切削速度提高到350 m/min，每齒進(jìn)給為0.18mm，進(jìn)給速度則達(dá)到2785m/min，是原來加工效率的817%，而刀具壽命增加到了117件。
（2）選擇性能好的刀具材料
在數(shù)控機(jī)床切削加工中，金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性（切削加工、鍛造和熱處理等），并不易變形。目前國(guó)內(nèi)外性能好的刀具材料主要有：金屬陶瓷、硬質(zhì)合金涂層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石（PCD）和立方氮化硼（CBN）刀具等。它們各具特點(diǎn)，適應(yīng)的工件材料和切削速度范圍各不相同。CBN適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等，如加工高硬鋼件（50～67HRC）和冷硬鑄鐵時(shí)主要選用陶瓷刀具和CBN刀具，其中加工硬度60～65HRC以下的工件可用陶瓷刀具，而65HRC以上的工件則用 CBN刀具進(jìn)行切削；PCD適用于切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等，加工鋁合金件時(shí)，主要采用PCD和金剛石膜涂層刀具；碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具；硬質(zhì)合金涂層刀具（如涂層TiN、TiC、TiCN、TiAIN等）雖然硬度較高，適于加工的工件范圍廣，但其抗氧化溫度一般不高，所以切削速度的提高也受到限制，一般可在400～500m/min范圍內(nèi)加工鋼鐵件，而Al2O3涂層的高溫硬度高，在高速范圍內(nèi)加工時(shí)，其耐磨性較TiC、TiN涂層都好。
