高速加工的切削速度范围 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同 车削： 700-7000 m/min 铣削： 300-6000 m/min 钻削： 200-1100 m/min 磨削： 50-300 m/s
塑料 铝合金 铜 铸铁 钢 钛合金 镍合金 10 100 1000 切削速度V（m/min） 10000
广东工业大学研究了高速主轴系统和快速进给系统
东北大学研究了高速磨削技术
成都工具研究所研究了高速切削刀具的发展和产业化等 尽管我国高速切削加工技术的研究还有待于全面深入，但 通过我国科技工作者的艰苦努力，高速切削加工和高速切 削机床的基础理论研究取得了令人鼓舞的成就，对促进我 国高速切削加工技术的发展起到了重大作用。
高速与超高速切削速度范围
自从 Salomon 提出高速切削的概念以来，高速切削技
术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初 步应用和较成熟应用等四个阶段。
现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪
80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物 力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90 年代以来发展更迅速。美、德、法等国处于领先地位 ，英、日、瑞士等国亦追踪而上
削加工淬硬后的模具可减少甚至取代放电加工和磨削加工
，满足加工质量的要求，加快产品开发周期，大大降低制 造成本。
高速加工的应用
航空00-180cm3/min 。镍合金、钛合金加工，切削速度达
200-1000 m/min
汽车工业：采用高速数控机床和高速加工中心组成高速柔性生产 线，实现多品种、中小批量的高效生产。 模具制造：高速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高3-5倍 仪器仪表：精密光学零件加工。
度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温
度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的
种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在
该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受
，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁 硬质合金980℃ Stelite合金850℃

高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，切削热大部分被切屑
带走，切削速度提高愈大，带走的热量愈多，传给工件的热量大
幅度减少，工件整体温升较低，工件的热变形相对较小。因此， 有利于减少加工零件的内应力和热变形，提高加工精度，适合于 热敏感材料的加工。
高速切削的特点
转速的提高，使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有 频率，加工中鳞刺、积屑瘤、加工硬化、残余应力等也受 到抑制。因此，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度 ，加工表面质量可提高1～2等级。 高速切削可加工硬度HRC45～65的淬硬钢铁件，如高速切
刀具材料、工件材料和切削方式而异，目前，高速切
削的高速范围国内外专家尚无共识。
虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但
这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过 这个“死谷”，在高速区工作，有可能用现有刀具
材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同
，从而可大幅度提高生产效率。
高速加工各种材料的切削速度范围为：
我国高速切削刀具材料已有很大的发展，特别是陶瓷刀具，而
且初步具备了开发高速切削刀具的能力
但金刚石、立方氮化硼、TiC(N)基硬质合金(金属陶瓷)、涂层刀
具和超细晶粒硬质合金刀具的性能、品种与国外差距很大。
高速切削刀具制造技术也相对落后，还没有形成自己特色的高
速切削刀具制造体系。
几乎所有国际知名的工具厂商都在国内设立了或独资或合
高速钻孔
表面和内侧倒棱
高速加工中心 1台1轴1工序（3万件/月） 柔性（零件、孔数、孔径、孔型可变）
汽车轮毂螺栓孔高速加工实例（日产公司）
电极制造
1毛坯 → 2粗铣 → 3半精铣 → 4热处理 →5电火花加工→6精铣 →7手工磨修 a）传统模具加工的过程
1硬化毛坯→ 2粗铣 → 3半精铣 → 4精铣 →5手工磨修 b）高速模具加工的过程
高速切削加工研究体系及关键技术
加工表面完整性 刀具寿命 切削热 切削力 切屑形成机理 CAD/CAM NC编程 加工参数 工艺优化 数据库 稳定性 安全防护 高速主轴 进给机构 CNC控制 工 艺 切削 理论 高速切削 加工技术 监控与测 试技术 机床 刀具材料 刀体结构 刀刃形状 刀柄结构 刀 具 工 件 动平衡 装卸 定位夹紧 加工特征 工件材料 温控系统 换刀装置 基本结构 冷却系统
一文中给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定
的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高
，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。
Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，
并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。
他指出，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速
我国高速切削加工技术研究起步较晚，20世纪80年代初期 ，我们切削加工研究组结合陶瓷刀具材料的研究，比较系 统地研究了Al2O3基陶瓷刀具高速硬切削（车和端铣）的切 削力、切削温度、刀具磨损和破损、加工表面质量以及刀
具几何形状等，工件材料包括45#钢、T10A钢、高速钢、轴
承钢、模具钢、渗炭淬硬齿轮钢等，淬硬HRC50-65，切削 速度为100-500m/min，建立了有关切削力、切削温度模型 、刀具磨损与破损理论、加工表面质量变化规律等。
高速切削可加工的工件材料
高速切削加工的工件材料包括钢、铸铁、有色金属及其 合金、高温耐热合金以及碳纤维增强塑料等合材料的加工， 其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。 几乎所有传统切削能加工的材料高速切削都能加工，甚 至传统切削很难加工的材料如镍基合金、钛合金和纤维增强 塑料等在高速切削条件下将变得易于切削。
资企业，除陶瓷刀具外，各种高速、高精度和高可靠性的金刚
石、立方氮化硼、TiC(N)基硬质合金(金属陶瓷)和涂层刀具以及
刀柄系统80％以上由它们提供。 目前主要差距是高速切削加工用的高性能刀具材料(包括涂 层材料、涂层技术)、刀具制造工艺技术、刀具安全技术等还处 于初步阶段，要努力建立我国自己的“高效率、高精度、高可
高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工
技术。
以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和
进给速度为普通切削的5～10倍。
以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000 r/min
高速切削是个相对的概念，是相对常规切削而言。高
速切削包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削和 大进给切削等。超高速加工的切削速度范围因不同的
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高速切削加工技术
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高速切削的概念和基本原理
高速切削技术，是以比常规高数倍的切削速度对零件进
行切削加工的一项先进制造技术。高速切削理论是1931
年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。
1931年德国物理学家C. J. Salomom在“高速切削原理”
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。 例如上海某模具厂，高速铣削高精度铝合金模具型腔，半精 铣采用主轴转速 18000rpm，切削深度2mm，进给速度 5m/min； 精铣采用 20000rpm，切削深度 0.2mm，进给速度 8m/min，加工 周期为6h，质量完全满足客户要求。
高速切削已成为当今制造业中一项快速发展
的新技术，在工业发达国家，高速切削正成 为一种新的切削加工理念。
人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的
关键技术。
高速切削的特点

随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减
少，切削效率提高3～5倍。加工成本可降低20％-40％。

在高速切削加工范围，随切削速度提高，切削力可减少30%以上， 减少工件变形。对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件 的高精度高效加工，高速铣削是目前最有效的加工方法。
高速切削的应用领域
由于高速切削加工具有高生产效率，减少切削力，提高加工
精度和表面质量，降低生产成本并且可加工高硬材料等许多优点
，已在汽车和摩托车制造业、模具业、轴承业、航空航天业、机 床业、工程机械、石墨电极等行业中广泛应用。 使上述行业的产品质量明显提高，成本大幅度降低，获得了 市场竞争优势，取得了重大的经济效益。对提高切削加工技术的 水平，推动机械制造技术的进步也具有深远的意义。
两种模具加工过程比较
10 1 0.1 0.01 0.001
粗加工
传统加工方法 精加工
高速切削
手工精修
少量手工精修
加工时间 100 %
采用高速加工缩短模具制作周期（日产汽车公司）
对于复杂型面模具，模具精加工费用往往占到模具总费用 的50%以上。采用高速加工可使模具精加工费用大大减少， 从而可降低模具生产成本。
钢和铸铁及其合金500-1500m/min
铸铁最高达2000m/min
钻削100～200m/min，攻丝100m/min 淬硬钢(35～65HRC) 100-400m/min 铝及其合金达到2000-4000m/min，最高达7500m/min 耐热合金达90-500m/min；钛合金达150-1000m/min
高速切削的加工工艺方法
目前高速切削工艺主要在车削和铣削，各类高速切削机床 的发展将使高速切削工艺范围进一步扩大，从粗加工到精加工 ，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、磨削等。 随着市场竞争的进一步加剧，世界各国的制造业都将更加积 极地应用高速切削技术完成高效高精度生产。