高速加工技术及其应用
摘要：高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，与传统加工技术相比
是质的飞越，具有高生产效率、小切削力、高加工精度、低能耗等特点。

可以解决在模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题，有着强大的生命力和广阔的应用前景……
关键字：高速加工技术、生产效率、模具、工序、应用、趋势……
高速加工技术是指采用特殊材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提
高被加工件的切除率，同时，加工精度和质量也显著提高的新型加工技术。

高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。

通过高速切削加工技术,可以解决在模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。

近几年来，在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。

高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。

本文主要介绍高速切削加工技术的特点、优势、应用及发展趋势。

技术特点
一、生产效率有效提高。

高速切削加工允许使用较大的进给率，比常规切削加工提高5～10倍，单位时间材料切除率可提高3～6倍。

当加工需要大量切除金属的零件时，可使加工时间大大减少。

二、至少降低30%的切削力。

由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度，因此切削力较小，与常规切削相比，切削力至少可降低30%，这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。

三、加工质量得到提高。

因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统的受迫振动，保证了较好的加工状态。

由于切削深度、切削宽度和切削力都很小，使得刀具、工件变形小，保持了尺寸的精确性，也使得切削破坏层变薄，残余应力小，实现了高精度、低粗糙度加工。

从动力学角度分析频率的形成可知，切削力的降低将减小由于切削力产生的振动（即强迫振动）的振幅；转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率，避免共振的发生；因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度，提高加工质量。

四、降低加工能耗，节省制造资源。

由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，符合可持续发展的要求。

五、简化了加工工艺流程。

常规切削加工不能加工淬火后的材料，淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。

高速切削则可以直接加工淬火后的材料，在很多情况下可完全省去放电加工工序，消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工。

技术优势
一、高速切削加工提高了加工速度
高速切削加工以高于常规切削10倍左右的切削速度对汽车模具进行高速切削加工。

由于高速机床主轴激振频率远远超过“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围，汽车模具加工过程平稳且无冲击。

二、高速切削加工生产效率高
用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中完成型面的粗、精加工
和汽车模具其他部位的机械加工，即所谓“一次过”技术。

高速切削加工技术的应用大大提高了汽车模具的开发速度。

三、高速切削加工可获得高质量的加工表面
由于采取了极小的步距和切深，高速切削加工可获得很高的表面质量，甚至可以省去
钳工修光的工序。

四、简化加工工序
常规铣削加工只能在淬火之前进行，淬火造成的变形必须要经手工修整或采用电加工
最终成形。

则可以通过高速切削加工来完成，而且不会出现电加工所导致的表面硬化。

另外，由于切削量减少，高速加工可使用更小直径的刀具对更小的圆角半径及模具细节进行加工，节省了部分机械加工或手工修整工序，从而缩短了生产周期。

五、高速切削加工使模具修复过程变得更加方便
许多模具在使用过程中往往需要多次修复以延长使用寿命，如果采用高速切削加工就
可以更快地完成该工作，取得以铣代磨的加工效果，而且可使用原NC程序，无需重新编程，且能做到精确无误。

六、高速切削加工可加工形状复杂的硬质模具
由高速切削机理可知：高速切削时，切削力大为减少，切削过程变得比较轻松，高速
切削加工在切削高强度和高硬度材料方面具有较大优势，可以加工具有复杂型面、硬度比较高的模具。

高速切削加工技术的应用领域
一、高速切削技术在国外的应用
现在在工业发达国家，高速切削加工技术已成为切削加工的主流，日益广泛地应用于
模具、航空、航天、高速机车和汽车工业等领域，并已取得了巨大的经济效益。

模具制造工业中，德国、日本、美国等大约有30％～50％的模具公司，用高速切削加工技术，加工放
电加工（EDM）电极、淬硬模具型腔、塑料和铝合金模型等，加工效率高，质量好，减少了后续的手工打磨和抛光工序。

在航空与高速机车行业，飞机的骨架与机翼、高速机车的车厢骨架均为铝合金整体薄壁构件，都需要切除大量的金属，从毛坯开始的切除量甚至达到90％，采用高速切削加工技术，加工时间缩短到原来的几分之一[6]。

汽车工业的发动机铝合金和
铸铁缸体，广泛采用高速切削加工技术，大大地提高效率，降低成本。

此外，高速切削加工
技术还应用于快速成形、光学精密零件和仪器仪表等加工领域。

二、高速切削技术在国内的应用
我国高速切削加工技术最早应用于轿车工业，20世纪80年代后期，相继从德国、美国、法国、日本等国引进多条具有先进水平的轿车数控自动化生产线，如从德国引进的具有90
年代中期水平的一汽一大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线，其中大量应用了高速切削加工技术。

近年来，我国航天、航空、汽轮机模具等制造行业引进了大量加工中心和数控镗铣床，都不同程度地开始推广应用高速切削加工技术，其中模具行业应用较多。

高速切削加工技术的发展趋势展望
高速切削加工是切削加工发展的方向，在未来必将成为切削加工的主流。

作为先进制
造技术的一项全新的共性实用技术，高速切削加工技术将继续克服当前存在的某些技术障碍，得到更快的发展，主要有：
一、PCD、CBN陶瓷刀具、涂层刀具和超细晶粒硬质合金刀具等作为高速切削刀具材料仍将起主导作用，并且日益广泛应用。

但这些刀具材料将随着高速切削加工技术发展的需要，得到新的发展。

二、加工范围将扩大，将从铝合金高速加工扩大到钢材的高速加工，解决钢件高速加
工存在的技术难题。

三、将从湿切削走向干切削，解决高速加工使用大量冷却液造成的污染，并进一步研
究开发出适合于干切削的新型刀具，研究开发干切削加工中心。

四、高速切削机理的理论研究、仿真研究、和虚拟研究等工作将得到进一步深入开展，高速切削过程的物理本质与变化规律将被进一步弄清。

机械高速加工技术目前已在发达国家的机械制造业中普遍应用，而在我国的应用范围
及应用水平仍有待提高，大力发展和推广应用机械高速加工技术，对促进我国机械制造业整体技术水平的提高具有重要意义。

作为大学生的我们，是机械的新鲜血液，是我国机械装配制造业的主力军，我们肩负着图腾中华机械的重任。

所以，我们要努力学习专业知识，拓展
视野，夯实基础，共同为机械的明天而不懈努力！
参考文献：1.《高速加工技术在模具加工中的应用初探》；
2.《模具高速加工技术与策略》——郭铁君；
3.《高速加工技术论文》——康店宋；
4.《高速切削加工技术及其应用》——杨德一，张孝华，孙志建；
5.《先进制造技术》——曹勇.
高速加工技术及其应用
指导教师：朱学军
姓名：田养华
学号：12012243495
年级：2012级
班级：卓工（1）班
2013年12月26日宁夏大学机械工程学院。