单元4高速与超高速加工技术一、概述超高速加工是一个相对的概念，由于不同的加工方式、不同工件材料有不同的高速加工范围，因而很难就超高速加工的切削速度给出一个确切的定义。概括地说，超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具与磨具，能可靠地实现高速运动，极大地提高材料切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术，其切削速度通常比常规高10倍左右。工件材料均有一个临界切削速度，在该速度下有最高切削温度。不同材料高速切削速度是不一样的，如：铝合金：1000-7000m/min；灰铸铁：800-3000m/min；铜：900-5000m/min；钢：500-2000m/min；钛：100-1000m/min。切削速度变化和切削温度的关系二、超高速加工技术的优越性超高速切削是一种综合性的高新技术，超高速切削技术的推广应用是多项相关技术发展到与之相匹配的程度而产生的综合效应。与常规切削加工相比，超高速切削加工技术在提高生产效率、减小热变形和切削力、实现高精度加工等方面具有明显优势。超高速切削的相关技术如下图所示。超高速切削技术超高速加工技术的特点如下：1.加工效率高。2.切削力小，切削变形小，切屑流出速度加快。3.热变形小。4.加工精度高，加工质量好。5.工序少。6.良好的技术经济效益。超高速加工的切削速度不仅是一个技术指标，而且是一个经济指标。也就是说，它不仅仅是一个技术上可实现的切削速度，而且必须是一个可由此获得较大经济效益的高切削速度。没有经济效益的高切削速度是没有工程意义的。三、超高速加工的发展与应用1.发展方向21世纪初，高速加工技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。工业发达国家对超高速加工的研究起步早，水平高。在此项技术中，处于领先地位的国家主要有德国、日本、美国、意大利等。超高速加工的发展方向如下：（1）超高速切削、磨削机理研究。（2）超高速主轴单元制造技术研究。（3）超精密微细切削加工领域。2.应用1）航空工业飞机铝合金零件、薄层腹板件等直接进行高速切削加工，不再用铆钉连接。2）汽车制造高速加工中心将柔性生产线效率提高到组合机床生产线水平。3）模具制造对淬硬钢模具型腔直接加工，省略电加工和手工研磨等工序。3.高速切削加工关键技术在超高速加工技术中，超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件。超高速切削磨削技术是现代超高速加工的工艺方法，而高速数控机床和加工中心则是实现超高速加工的关键设备。高速切削加工关键技术还有高速主轴、快速进给系统、高性能CNC、先进机床结构等。四、超高速铣削和磨削1.超高速铣削的技术特点超高速铣削刀具几何角度：超高速铣削高硬度钢时，刀具的主要失效形式为刀尖破损，设计时应着重考虑提高刀尖的抗冲击强度。超高速铣削刀具材料：整体硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼等。2.超高速磨削技术特点1）大幅度提高磨削效率，设备使用台数少。2）磨削力小，磨削温度低，加工表面完整性好。3）砂轮使用寿命长，有助于实现磨削加工的自动化。4）实现对难加工材料的磨削加工。