高速切削的定義

讓我們看一下這些定義中的幾個(gè)： 

高切削速度切削

高主軸速度切削

高進(jìn)給切削

高速和高進(jìn)給切削

高生產(chǎn)率切削

我們對高速切削的定義描述如下：

HSM不是簡單意義上的高切削速度。它應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是用特定方法和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行加工的工藝。

高速切削無需高轉(zhuǎn)速主軸切削。許多高速切削應(yīng)用是以中等轉(zhuǎn)速主軸并采用大尺寸刀具進(jìn)行的。

如果在高切削速度和高進(jìn)給條件下對淬硬鋼進(jìn)行精加工，切削參數(shù)可為常規(guī)的4到6倍。

在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味著高生產(chǎn)率切削。

零件形狀變得越來越復(fù)雜，高速切削也就顯得越來越重要。

現(xiàn)在，高速切削主要應(yīng)用于錐度40的機(jī)床上

高速切削的目標(biāo)

達(dá)到這些目標(biāo)的主要因素為：

一次(更少次數(shù))裝夾的模具加工。

通過切削改善模具的幾何精度，同時(shí)可減少手工勞動(dòng)和縮短試模時(shí)間。

使用CAM系統(tǒng)和面向車間的編程來幫助制定工藝計(jì)劃，通過工藝計(jì)劃提高機(jī)床和車間的利用率。

刀具和工件

可保持低溫度，這在許多情況下延長了刀具的壽命。另一方面，在高速切削應(yīng)用中，切削量是淺的，切削刃的吃刀時(shí)間特別短。這就是說，進(jìn)給比熱傳播的時(shí)間快。 

低切削力得到小而一致的刀具彎曲。這與每種刀具和工序所需的恒定的加工余量相結(jié)合，是高效和安全加工的先決條件之一。

由于高速切削中典型的切削深度是淺的，刀具和主軸上的徑向力低。這減少了主軸軸承、導(dǎo)軌和滾珠絲杠的磨損。高速切削和軸向銑削也是良好的組合，它對主軸軸承的沖擊小，使用這種方法可以使用懸伸較長的刀具而振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)不大。

小尺寸零件的高生產(chǎn)率切削，如粗加工、半精加工和精加工，在總的材料去除率相對低時(shí)有很好的經(jīng)濟(jì)性。

高速切削可在一般精加工中獲得高生產(chǎn)率，可獲得杰出的表面質(zhì)量。表面質(zhì)量常低于Ra 0.2µm。

采用高速切削

使對薄壁零件的切削成為可能。使用高速切削，吃刀時(shí)間短，沖擊和彎曲減小了。

模具的幾何精度提高了，組裝就容易和更快了。無論是什么人，技能如何，都能獲得CAM/CNC生產(chǎn)的表面紋理和幾何精度。如果花在切削上的時(shí)間稍多一些，費(fèi)時(shí)的人工拋光工作可顯著減少。常常可減少達(dá)60-100%。一些加工，如淬火、電解加工和電火花加工(EDM)，可以大大減少。這就可降低投資成本和簡化后勤供應(yīng)。用切削代替電火花加工(EDM)，模具使用壽命和質(zhì)量也得到提高。

采用高速切削，可通過CAD/CAM很快改變設(shè)計(jì)，特別是在不需要生產(chǎn)新電極的情況下。

由于起始過程有高的加速度和減速度以及停止，導(dǎo)軌、滾珠絲杠和主軸軸承產(chǎn)生相對快的磨損。這常常導(dǎo)致較高的維護(hù)成本。

需要專門的工藝知識、編程設(shè)備和快速傳送數(shù)據(jù)的接口。

可能很難找到和挑選高級技術(shù)員工。

有相當(dāng)長的調(diào)試和出故障時(shí)間。

加工中無需緊急停止，導(dǎo)致人為錯(cuò)誤和軟件或硬件故障會產(chǎn)生許多嚴(yán)重后果。

必須有良好的加工計(jì)劃——“向饑餓的機(jī)床提供食物”。

必須有安全保護(hù)措施：使用帶安全外罩及防碎片蓋的機(jī)床。避免刀具的大懸伸。不要使用“重”刀具和接桿。定期檢查刀具、接桿和螺栓是否有疲勞裂紋。 僅使用注明最高主軸速度的刀具。不要使用整體高速鋼(HSS)刀具！

高速切削對機(jī)床的要求

對ISO/BT 40號機(jī)床的典型要求如下：

主軸速度范圍<40 000 轉(zhuǎn)/分 

主軸功率>22 kW

可編程進(jìn)給率 40-60 m/分

快速橫向進(jìn)給<90 m/分

軸向減速度/加速度>1g

塊處理速度 1-20 毫秒

數(shù)據(jù)傳遞速度 250 Kbit/s (1 毫秒)

增量(線性) 5-20 微米

或 NURBS 插補(bǔ)

主軸具有高熱穩(wěn)定性和剛性，主軸軸承具有高的預(yù)張力和冷卻能力。

通過主軸的送風(fēng)/冷卻液

具有高的吸收振動(dòng)能力的剛性機(jī)床框架

各種誤差補(bǔ)償——溫度、象限、滾珠絲杠是最重要的。

CNC中的高級預(yù)見功能。

整體硬質(zhì)合金：

高精度磨削，徑向跳動(dòng)低于3微米。 

盡可能小的凸出和懸伸，最大的剛性，盡可能小的刀具彎曲變形和大的芯核直徑。

為了使振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)、切削力和彎曲盡可能小，切削刃和接觸長度應(yīng)盡可能短。

超尺寸、錐度刀柄，這在小直徑時(shí)特別重要。

細(xì)晶粒基體和為了得到高耐磨性的TiAlN 涂層。

用于風(fēng)冷或冷卻液的內(nèi)冷卻孔。

適合淬硬鋼高速切削要求的堅(jiān)固微槽形。

對稱刀具，最好是設(shè)計(jì)保證平衡。

使用可轉(zhuǎn)位刀片的刀具：

設(shè)計(jì)保證的平衡。

在刀片座和刀片上的保證跳動(dòng)量小的高精度，主刀片的最大徑向跳動(dòng)為10微米。 

適合淬硬鋼高速切削要求的牌號和槽形。

刀具體上有適當(dāng)?shù)拈g隙，以避免刀具彎曲(切削力)消失時(shí)產(chǎn)生摩擦。

送風(fēng)或冷卻液的冷卻孔(立銑刀)。

刀具體上標(biāo)明允許的最大轉(zhuǎn)速。