开发和改进切削刀具材料来大幅度提升切削速度

开发和改进切削刀具材料来大幅度提升切削速度

　　切削速度的提高反映了机械制造整体技术水平的进步，为机械制造业带来了巨大的经济效益。从切削加工的发展历史来看，通常是通过开发和改进切削刀具材料来大幅度提升切削速度，从而达到提高切削效率、降低生产成本的目的。20世纪80年代以来，欧美刀具制造业经过大量的试验研究，对切削机理的认识有了新的突破，认为当切削速度的提高超过某个临界值(因材料而异)后，刀具的磨损并非按照泰勒曲线的规律急剧增加，而是在以后的某个区间内随切削速度的提高而有所减少，并在经历一个谷底后再重新上升。虽然对这一现象尚未得到一致的理论解释，但并不妨碍根据这一规律在此谷底附近区间进行高速加工技术的应用。目前，工业发达国家的航空、汽车、动力机械、模具、轴承、机床等行业依据这个理论发展高速切削，使上述行业的产品质量明显提高，加工成本大幅度降低，获得了市场竞争优势。

　　理论分析和实践证明，高速切削是一个系统工程。从技术的层面上看，高速切削涉及高速主轴单元、快速进给和高加(减)速度的驱动系统、高性能的快速CNC控制系统、高刚性的机床结构、数据的快速处理和传送、动平衡控制、超硬刀具材料和镀层工艺技术等各个方面；从管理的层面上看，高速切削涉及高速加工理念、新的管理方法等。作为系统的一部分，各个环节只有互相协调，才能发挥其应有的效益。如在加工模具的曲面时，如果其它环节都符合高速加工的要求，但其CAM的数据处理只使用直线插补而不是圆弧插补或样条曲线插补来模拟工件表面的曲线，机床的进给系统总是处在不停的加减速过程中，就无法达到预定的进给速度，从而限制了切削效率的提高和生产成本的降低。同样，如果在高速铣削中选用普通结构的三刃立铣刀，由于其通常采用一齿过中心的结构，动平衡性能先天不足，同样也不能达到预定的转速，不能获得预期的加工效率。

　　瓦尔特公司是世界领先的金属加工刀具企业之一，在与世界各地的制造业尤其是德国汽车业的合作中积累了大量的成功经验。瓦尔特(无锡)有限公司很早就在中国开始了高速加工的实践。看到高速切削正在中国快速发展，作为国内企业的系统刀具伙伴，瓦尔特(无锡)非常愿意与中国制造业共同分享高速切削的技术成果。?

　　在高速切削加工中，首先应充分重视刀具安全性问题。铣削是目前高速切削应用的主要工艺，铣刀(包括面铣刀、立铣刀和模具铣刀)是主要的高速切削刀具。这类刀具在高速旋转时各部分都要承受很大的离心力，由于其作用远远超过切削力的作用(过大的离心力足以导致刀体破碎)，因此成为刀具的主要载荷。德国在20世纪90年代初就开始了对高速铣刀安全性技术的研究，并在机器制造商协会的支持下，组成了由大学研究机构、刀具制造厂、研究所和刀具用户参加的工作组，从事高速铣刀安全性技术的研究。经过近十年的工作，取得了一系列阶段性成果，制定了德国国家标准并被采纳为欧洲标准，推动了世界范围内高速切削技术的发展。在此过程中，瓦尔特公司与工作组一起就高速铣刀的强度计算进行了研究。通过专门用于高速铣刀的有限元计算方法，分别开发了刀体、刀座、刀片、夹紧螺钉的计算模块，还可模拟刀片在刀座里的滑动、螺钉头在拧紧和工作载荷下的变形等。研究计算显示，当转速达到某临界速度时，螺钉达到临界应力而出现拉伸变形。而在达到临界速度之前，螺钉首先产生弯曲，实际长度变长，夹紧力下降，造成刀片产生位移。