高速切削技术是一种在机械加工领域广泛应用的先进技术,它的核心在于通过提高切削速度和进给速度来大幅提升生产效率,减少单位时间内材料切除率,同时改善加工表面质量和降低加工成本。高速切削涵盖多种类型,如高速软切削、高速硬切削、高速干切削和大进给切削等。
高速切削技术的概念没有统一的定义,因为它取决于加工方式、工件类型以及具体的切削条件。高速切削技术的实现依赖于多个关键技术的协同进步,包括机床结构和材料的创新、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、先进的CNC控制系统、高性能刀夹系统、刀具材料和设计制造技术、测量测试技术、切削机理研究以及工艺参数优化等。
自德国Carl.J.Salomor博士提出高速切削概念以来,这项技术经历了理论探索、应用探索、初步应用和较为成熟的发展阶段。尤其是在20世纪80年代,发达国家投入大量资源进行研发,推动了高速切削技术的快速发展。美国、法国、德国、日本等国家相继开发出各自的高速切削机床,其中高速主轴是关键,通常采用一体化的电主轴,搭配陶瓷轴承、静压轴承等先进技术,以实现高精度、高速度的切削。
进给系统采用直线电动机或大导程的滚珠丝杠,提供更高的进给速度和加速度。CNC控制系统采用多核处理器,以满足高速数据处理需求,并配备前馈控制和超前程序段处理功能,确保插补精度。此外,冷却系统、温控措施和安全保障措施也是必不可少的,以应对高速切削产生的热量和潜在危险。
对于不同材料的高速切削,如镍基合金、钛合金和复合材料等,需要研究其在高速条件下的切削特性,以选择合适的切削速度、切深和进给速率。目前,虽然针对铝合金的高速切削机理研究较为成熟,但黑色金属和难加工材料的高速切削仍然是研究重点和挑战。
国内对高速切削技术的研究和应用起步相对较晚,但90年代后发展迅速。尽管如此,与国际先进水平相比,国内在高速切削技术的深度和广度上仍存在差距,需要继续加大研发投入,提升关键技术,建立和完善面向生产的高速切削数据库,以推动中国制造业的技术升级和竞争力增强。