高速切削刀具

    高速切削的研究歷史，可以追溯到二十世紀(jì)30年代由德國Carl Salomon博士首次提出的有關(guān)高速切削的概念。

    Salomon博士的研究突破了傳統(tǒng)切削理論對切削熱的認(rèn)識，認(rèn)為切削熱只是在傳統(tǒng)切削速度范圍內(nèi)是與切削速度成單調(diào)遞增函數(shù)關(guān)系。而當(dāng)切削速度突破一定限度以后，切削溫度不再隨切削速度的增加而增加，反而會隨切削速度的增加而降低，即與切削速度在較高速度的范圍內(nèi)成單調(diào)遞減函數(shù)。Salomon博士的研究因第二次世界大戰(zhàn)而中斷。50年代后期開始，高速切削的試驗又開始進入各種試驗研究，高速切削的機理開始被科學(xué)家們所認(rèn)識。1979年開始由德國政府研究技術(shù)部資助、德國Darmstadt大學(xué)PTW研究所牽頭、由大學(xué)研究機構(gòu)、機床制造商、刀具制造商、用戶等多方面共同組成的研究團隊對高速銑削展開了系統(tǒng)的研究。除了高速切削機理外，研究團隊同步研究解決高速銑削中機床、刀具、工藝參數(shù)等多方面的應(yīng)用解決方案，使高速銑削在加工機理尚未得到完全共識的情況下首先在鋁合金加工和硬材料加工等領(lǐng)域得到應(yīng)用，解決模具、汽車、航空等領(lǐng)域的加工需求，從而取得了巨大的經(jīng)濟效益。

    從目前的試驗看，隨著切削速度的逐步提高，切削時的變形規(guī)律發(fā)生一些改變。切屑中的剪切變形逐漸加劇，剪切區(qū)的滑移逐漸加強，即使是塑性材料的切屑形態(tài)，也會逐漸從帶狀切屑轉(zhuǎn)變?yōu)殇忼X狀切屑，進而有可能進一步轉(zhuǎn)變?yōu)閱卧獱钋行�。下圖是鎳基高溫合金在不同的切削速度下切屑的形態(tài)。

    v=106m/min v=125m/min v=160m/min v=200m/min

    由于在高速切削的條件下切屑會由帶狀切屑轉(zhuǎn)變?yōu)閱卧�切屑，切屑與前刀面的摩擦將不再是切削力和切削熱的主要來源之一；同樣由于切削速度的提高，后刀面處工件材料的彈性變形也將由于變形速度逐漸跟不上切削速度而減少，后刀面的摩擦也因此而減少，從而對降低切削力和切削熱產(chǎn)生有利的影響。因此在高速切削時，主要的切削熱將由切屑導(dǎo)出，而工件和刀具的溫升都非常小，高速切削也被成為“冷態(tài)切削”。

    德國高速切削研究團隊認(rèn)為，高速切削的速度范圍應(yīng)該是傳統(tǒng)切削速度的5-10倍。而實現(xiàn)高速切削可能涉及機床、刀具、工件、工藝參數(shù)等諸多方面的問題。