高速切削关键技术的发展

有一个高效、快速的冷却系统 
在高速切削加工过程中单位时间内切削区域会产生大量的热量，如果不能使这些热量迅速地从切削区域带走，不但妨碍切削工作的正常进行，而且会造成机床、刀具和工具系统的热变形，严重影响加工精度和机床的动刚性。 
高效、快速的冷却系统是利用高压喷射装置把压力为7MPa、流量为60 L/min左右的高压冷却液射向机床的切削部位，进行冷却，消除切削产生的热量。 
也可以采用大量冷却液以瀑布方式由机床顶部淋向机床工作台，把大量的热切屑立即冲走，始终保持工作台的清洁，并形成一个恒温的小环境。 
高刚性的床体结构 
高速切削加工机床在高速切削状态下，一方面产生的切削力一般作用在床体上；另一方面因速度很高，还会产生较大的附加惯性力作用在床体上，因而机床床身受力较大。设计时必须要求其具有足够的强度、刚度和高的阻尼特性。此外，高刚性和阻尼特性也是高速加工中保证加工质量和提高刀具寿命的需要。 
安全防护装置和实时监控系统 
在高速切削加工过程中，若刀具断裂，其初速将如同子弹一般，易于造成危险和人身伤害。为此，机床工作时必须用足够厚的钢板将切削区封闭起来，同时还要考虑便于人工观察切削区的状况。除此之外，工件和刀具必须保证夹紧牢靠，必须采用主动在线监控系统，对刀具磨损、破损和主轴运行状况等进行在线识别和监控，确保人身和设备安全。 
要有方便可靠的换刀装置 
通过新型换刀结构设计，要保证高速切削加工下换刀方便、可靠、迅捷，换刀时间短。这也是高速切削加工过程中所必需的。 
机床具有优良的热态特性和静、动态特性 
高速切削加工情况下，单位时间内其移动部件间因摩擦产生的热量较多，热变形较大。 
机床结构设计必须保证其在内部热源和外部热源作用下，不能产生较大的热变形。为此，高速切削加工机床上一般要采取特殊的冷却措施，来冷却主轴电机、主轴支撑轴承、直线电机、液压油箱、电气柜等，有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。 
因高速切削加工下的动态力（惯性力、切削力、阻尼力等）和静态力（夹紧力等）较大，机床各支撑部件和其总体必须具有足够的动、静刚度，不致产生较大的力变形，保证零件的加工精度和加工的安全性、可靠性。 
高速刀具研究的主要内容 
高速刀具研究主要包括几个方面：刀具材料、刀具结构与几何形状、刀具的装夹系统及刀具平衡等。 
刀具材料 
高速切削刀具材料主要有：金刚石、立方氮化硼、氧化铝基和氮化硅基复合陶瓷、表面涂层硬质合金、超细晶粒硬质合金等。 
刀具结构与几何形状 
刀具结构和几何形状是决定刀具使用性能的重要因素。结构决定刀体和刀片的空间位置和安排的稳定性，保证刀具的刚性和容屑空间，又要使尺寸紧凑，还有使用的灵活与多变性。 
现在对刀具结构和几何形状的研究注重以“切削模型” 为设计依据，便于尺寸调节和刀具几何角度调节，可在不同工序中使用的组合刀具，即“复合刀具”和“模块化刀具”。为的是提高加工效率，保证加工质量的稳定和降低成本。