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在现代机械切削加工技术中，高速切削正在越来越多地被人提及，其技术已开始被使用，随之而来的，首先是高速机床，那么，高速切削与传统切削技术究竟有什么 不同? 其实现的条件是什么? 实现它有哪些益处? 其适用性怎么样呢? 本文将试图回答这些问题，并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析，用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加 工方法和切削理论相比较，促进高新技术在国内的应用和普及。

高速机床

缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量，是我们提高劳动生产率、实现经济性生产的一个重要的目标。

有人认为，一提高速加工，就是主轴转速要几万转；只要主轴转速一达到几万转，就可以实现高速切削，这其实是不全面的。
随着科学技术的发展，现代机床已经具备了下面的条件，也只有具备这些条件，才会使得高速切削成为可能。

1. 机电一体化的主轴，即所谓电主轴。现代化的主轴是电机与主轴有机地结合成一体，采用电子传感器来控制温度，自有的水冷或油冷循环系统，使得主轴在高速下成 为“恒温”；又由于使用油雾润滑、混合陶瓷轴承等新技术，使得主轴可以免维护、长寿命、高精度。由于采用了机电一体化的主轴，减去了皮带轮、齿轮箱等中间 环节，其主轴转速就可以轻而易举地达到0～42000r/min，甚至更高。不仅如此，由于结构简化，造价下降，精度和可靠性提高，甚至机床的成本也下降 了。 噪声、振动源消除，主轴自身的热源也消除了。MIKRON公司便采用了本集团“STEP－TEC”公司生产的电主轴，这种电主轴采用了其特别的、最先进的 矢量式闭环控制、高动平衡的主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，确保主轴在全部工作时间内温度衡定。

何 为矢量式闭环控制呢？其实就是借助数/模转换，将交流异步电动机的电量值变换为直流电模型，这样，既可实现用无电刷的交流电机来实现直流电机的优点，即在 低转速时，保持全额扭矩，功率全额输出，主轴电机快速起动和制动。以UCP710机床切削45#钢为例，用STEP-TEC的主轴铣削，铣刀直径 ø63mm, 主轴转速为1770r/min，金切量为540cm³/min；在无底孔钻孔时，钻头直径ø50mm, 转速1350r/min，可一次钻出，而无需常用的先打中心孔,而后钻孔再扩孔的方法。

2.机床普遍采用了线性的滚动导轨，代替过去 的滑动导轨，其移动速度、摩擦阻力、动态响应，甚至阻尼效果都发生了质的改变。用手一推就可以将几百公斤甚至上千公斤的重工作台推动。其特有的双Ｖ型结 构，大大提高了机床的抗扭能力；同时，由于磨损近乎为零，导轨的精度寿命较之过去提高几倍。 又因为配合使用了数字伺服驱动电机，其进给和快速移动速度已经从过去最高的6m/min，提高到了现在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型 机床使用线性电机，进给和快移速度可达80m/min。

3.目前最先进的数控系统已经可以同时控制8根以上的轴，实现五轴五联动，甚 至六轴五联动，多个CPU，数据块的处理时间不超过 0.4ms；同时，均配置功能强大的后置处理软件，运算速度快，仿真能力强且具备程序运行中的“前视”功能，随时干预，随时修改。外接插口，数据传输速度 快，甚至可以与以太网直联；加上全闭环的测量系统， 配合使用数字伺服驱动技术，机床的线性移动可以实现1～2g的加速和减速运动。4.机床床身结构进一步优化，现代机床均采用落地式床身，整体铸铁结构，龙 门式框架的主轴立柱，尽可能由主轴部件来实现二轴甚至三轴的线性移动，考虑到刀具重量的变化极小，这样，在工件乃至工作台不进行快速线性移动的情况下， 机床快速线性移动的部件的重量近乎常量，因此，更容易实现快速加速和减速情况下的运动惯量及实现动态平衡，减少由于动态冲击所带来的不稳定，从而保证稳定 的且更高的加工精度和产品质量。

5.刀具的材料和技术的发展也是高速切削得以实现的一个重要因素。由于在高速切削时，切削力已经不是 重要因素，不需大的切削扭矩，因此刀柄就不再是传统的锥柄，而是短圆柄，即HSK型柄，不需拉钉，主轴锁紧装置充分考虑离心力的影响。重要的是需要动平 衡， 即需加上动平衡环，在装好刀具后，由动平衡仪进行平衡。刀具本身采用通体硬质合金刀，或在硬质合金上涂CBN、TiC等，也可采用人造金刚石，即PCD 等，使刀具可以承受高达300～500m/min的切削线速度。

6.切削时采用油雾润滑加工区，而不再使用传统的冷却润滑液。高速切削

顾 名思义，高速切削，首先是高的速度，即要有高的主轴转速，比如12000r/min、18000r/min、30000r/min、 40000r/min，甚至还有更高的转速仍在试验中；另一方面，又应有更大的进给量，如30000mm/min、40000mm/min，甚至 60000mm/min；再有就是快速移动、快速换刀、主轴换刀后从静态到达其所需转速的加速时间等等，只有达到了上述标准才能称之为高速。

其 次是要针对不同的加工对象、不同的硬度、不同的材质、不同的形状来选择相应合理的参数，而不能一味地追求为高速而高速，特别是对于型腔加工，形状复杂而刀 具直径又较小时，由于刀具的运动轨迹不是简单的直线运动而是曲线，甚至有直角拐弯的时候，工艺参数的合理性就尤为重要，因为要想保持同一进给速度进行直角 切削，搞不好会由于机床运动部件的巨大惯性而导致刀具做弯角运动时突然断裂，而变速运动又会由于加速和减速等运动造成切削厚度的瞬间变化，而导致切削刀变 化使工件表面有切纹，由此使加工质量下降，所以，针对不同的加工对象，需要编程人员选择合理的刀具运动轨迹，优化切削参数；另一方面，根据需要选择适合的 切削速度，只有这样才能真正发挥高速切削的长处。 应用高速切削，我们可以实现下列目标：

(1)由于采用小的切削深度和厚度，刀具每刃的切削量极小，因而机床主轴、导轨的受力就小，机床的精度寿命长， 同时刀具寿命也延长了。
(2)虽然切削深度和厚度小，但由于主轴转速高，进给速度快，因此使单位时间内的金属切除量反而增加了，由此加工效率也提高了。
(3)加工时可将粗加工、半精加工、精加工合为一体，全部在一台机床上完成，减少了机床台数，避免由于多次装夹使精度产生误差。
(4)可以加工高硬度、难加工材料(可达62HRC左右)，可以钻ø1mm以下的小孔。
(5)最重要的是，加工时间短，经济性能好。

高速切削的应用 目前，高速切削已经不是实验室里的技术了，它更多的是应用于以下几个方面。(1)有色金属，如铝、铝合金，特别是铝的薄壁加工。目前已经可以切出厚度为0.1mm、高为几十毫米的成形曲面。

(2)石墨加工。在模具的型腔制造中，由于采用电火花腐蚀加工，因而石墨电极被广泛使用。但石墨很脆，所以，必须采用高速切削才能较好地进行成形加工。

(3) 模具，特别是淬硬模具的加工。 由于淬硬的材料可以直接从供应商处购买， 因此采用高速切削可以直接将模具切出，这不单单是省去了过去机加工→电加工的几道工序；节约工时，还由于目前高速切削已经可以达到很高的表面质量 (Ra≤0.4um)，因此省去了电加工后面的磨削和抛光的工序；相反，切削中形成的已加工表面的压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨程度（有统计说 模具寿命因此能提高3～5倍），这样，锻模和铸模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

(4)硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

高速切削的适用性
高 速加工作为一种新的技术，其优点是显而易见的，它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。那么，它是不是放之四海而皆准呢?显然不行。目前， 即便是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对于这一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究当中。实际上，人们对高速切削的经验还很少，还有 许多问题有待于解决：比如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷却润滑液的 选择、CAD/CAM 的程序后置处理问题、高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。迄今为止，国内目前真正在实际加工中使用的是瑞士MIKRON公司的主轴转速为 42000r/min的机床， 南京航空航天大学购买了MIKRON的主轴为18000r/min机床，上海交大、大连理工大学等也买了主轴转速为18000r/min的机床，山东工 大、西安交大、北京理工大学都将购买高速机床做相应的研究。应该说，高速切削在我国，尚未正式进入大学课堂，如果一些教授、导师们的头脑中还是空白，那怎 么去教学生、去发展相应的技术？更不要说国内的机床厂家的情况了。应该实事求是地讲，由于多年来国有企业科研投入少，现有的机制不能充分鼓励创新，基础研 究和元器件水平薄弱，新产品开发滞后等诸多问题的影响，我国的机床行业与国外同行业一流水平的差距已经拉大，这一差距总的来说恐怕在十年以上。现在看来， 主轴转速为10～42000r/min这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制：

(1)主轴转速10～42000r/min时，刀具必须采用 HSK 的刀柄，外加动平衡，刀具的长度不能超过120mm，直径不能超过16mm，且必须采用进口刀具。这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。

(2)机床装备转速为10～42000r/min的电主轴时，其扭矩极小，通常只有十几个N·m，最高转速时只有5～6N·m。这样的高速切削，一般可用来进行石墨、铝合金、淬火材料的精加工等。

(3) MIKRON公司针对这些情况开发了一些主轴最高转速为12000r/min、15000r/min、18000r/min和24000r/min的机 床，尽力提高进给量(40000～60000mm/min)，以保证机床既能进行粗加工，又能进行精加工，既省时效率又高。

(4) 针对传统的加工方式和不同的被切削材料，应选择合适的刀具材料来实现高速加工，而不能一味地追求高速，为高速而高速。如在美国的航天工业中，已经可以实现 7500m/min的线速度来切削铝合金；但是切削钢和铸铁时，目前世界上实际进行的高速加工所能实现的最高速度，也只能达到加工铝
合金的 1/3～1/5，约为 1000～1200m/min， 其原因是切削热会使刀尖产生热破损。由此可见，刀具材料的耐热性是加工黑色金属的关键。对超级合金，包括镍基、钴基、铁基和钛基合金而言，其共同特点是在 高温下能保持高强度和高的耐腐蚀性，但它们又都是难加工材料。目前加工这种材料时的最高进给速度为500m/min，主要受制于刀具材料及其几何形状。

所以说，高速加工的刀具材料必须根据工件材料和加工性质来选择。一般而言，陶瓷(AlO，SiN)、金属陶瓷及PCBN刀具等适用于对钢、铁等黑色金属的高速加工；PCD 和CVD等刀具则适用于对铝、镁、铜等有色金属的高速加工。
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航天工业中应用的许多工作需要由符合严格要求的实心材斜经过精加工制成，铣削量大。通过综合分折该领域应用工艺与刀具加工，可以使切剧次数大幅减小。

刀具与加工方法的变更

航 天工业中应用的切削刀具与加工方法的革新可能没有其他大部分制造行业变化大。当机床刀具与计算机编程系统成为主要的技术改进方向时，航天工业中采用新型金 属切削技术的主要问题在一定程度上集中于是否能够达到严格的质量要求，符合工艺规范，以及传统观念中对技术熟练的工人技能的信赖程度。数十年来，高速钢刀 具一直是应用于该领域的主要刀具，而且目前许多加工作业中仍在使用，尽管在其他行业中这种刀具早已被硬质合金刀具所取代。毫无疑问，在一些加工中使用高速 钢刀具进行切削，可以很好地完成，并可加工成所需要的形状，但是对于许多加工，尤其是以金属去除量作为判断标准，正逐步采用现代可转位刀片。长岛 Bay Shore航天工业机械加工公司多年以前就已经对机加工进行改进，在大部分加工作业中，已逐步使用硬质合金可转位刀片。他们已寻找到一种应用于不同切削类 型的现代铣削刀具系统。在他们具有市场竞争实力的飞机翼架零件、结构与机械总成部分，都应用新系统进行有关的加工作业。

新型机械加工技术

"1996 年之前，航天工业机加工公司从未使用过可转位刀片，但在此之后，开始广泛采用了硬质合金切削刀具最新技术。CNC程序设计人员 Luis Peragallo解释道，"因为看到了使用这些刀具进行加工作业可以带来的经济效益，我们清楚地认识到应制定一条紧跟技术革新方向的路线。公司的金属切 削作业多需要进行大量切削、仿形切削与切断。如果我们仍然停留在旧水平上，应用过时的技术，使用传统的高速钢刀具，我们就不可能提高公司竞争力，成为一家 合格的航天工业供应商。”

使用ComMill331三面刃铣刀，孔、端面与底面等部分的加工只需一道工序就可完成，原材料为不锈钢.可乐满U钻是公司的另一种主要刀具，取代了航天工业公司在过去多年中所使用的加工方法。

“采用现代硬质合金可转位铣刀对公司的生产能力起了重大作用。作为一家重视技术发展的制造公司，我们为此己奋斗多年，并希望能够继续前进。由于采用了新的加工方法与刀具，许多长期亏损的项目已转亏为赢。”
“在 开始之初，圆刀片刀具就证明了对公司的零件加工非常有效，而后我们认识到可以进行大量应用，因为考虑到公司加工量大，因而可以节省大量的时间。许多加工本 来就可以以更高效的方法完成，同时也应该保证公司的加工质量水平。我们采用CoroMill200铣刀，大大降低了加工成本，因而我们认为这种铣刀可能是 一种性能最好的铣刀。诸如CoroMill全系列铣刀、T-MAX Q刀具与可乐满U钻等刀具已成为我们公司的主要加工刀具。”

机械加工实例

“较早进行的加工技术革新是采用T-MAX Q可转位三面刃薄铣刀替代了高速钢圆盘锯。钛合金零件加工必须沿对角线切断成两个楔形部分。在过去这项工作是一件非常耗时的工作，通常需要18个小时才能完成。”

“我们的卧式铣床采用了直径12的Q铣刀，这已有一些时间了，尽管由于存在空回等现象而并非处于最佳状态。但加工在一小时内就能完成。我们也在许多类似加工作业中采用了相同的方法与刀具。”

“着陆装置上材料为4340的下部支柱需要由实心工件进行实体加工后制成。需要切除掉大量材料。使用以前的高速钢刀具，约需要48小时。现在我们先使用CoroMill200圆刀片，然后再使用CoroMill290方肩铣刀，在10小时内就可完成这项作业。”

“对于另外一种不锈钢结构零件的加工，现在仅需使用一只新型刀具，一道工序，数次切削即可完成，而以前却需使用数种刀具。使用CoroMill331三面刃锐刀加工零件底部上的小孔，不但可以钻好孔，而且三面都可以锐平。”

“采用CoroMill390立铣刀使我们受益非浅。半非标定制型己应用于零件制造。过去我们采用高速钢刀具，需要进行多道粗切削工序。现在使用390刀具，尽管切削参数增大了，但安全性却更高了。我们喜欢刀具体的安全刀垫。”

“对于直径为0.5－2.25英寸的孔，使用可乐满可转位U钻加工。同时，我们也应用了可乐满Capto模块式刀具，因为我们可充分利用切削刀具与刀柄之间接口的稳定性。”
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一、高速加工技术

高速加工技术（HSC）能使我们以尽量短的时间加工出质量合格的零件，提高一个企业的市场反应能力。下面几个行业极大推动了高速加工技术的发展。首先是电 子行业，例如计算机、移动通讯、CD播放机、随身听等，这些大批量产品在市场上竞争激烈，生产商必须不断推出新产品，而且所要求的更新换代时间也越来越 短。因此快速模具制造就变得载来越重要，模具制造商就用HSC技术来更快地加工紫铜或石墨电极，大大提高了交货的周期。同时高速切削在另两个领域也得到了 广泛的应用，那就是航空与高速机车行业。飞机的骨架与机翼、高速机车的车厢骨架都需要切除大量的金属，从毛坯开始的切除量甚至达到90%，漫长的加工时间 使经营者难以忍受，所以这两个行业欣然接受了高速切削这项新技术，使得加工时间缩短到了原来的几分之一。

采用电主轴的高速加工技术是目前机床行业非常热门的一个话题，但对于还不太熟悉这个领域的我国的用户来说，高速加工到底是什么，有什么优势呢？这里我们用 表1最简单有了的数据让大家对高速加工有个概念性的了解，然后我们再介绍一些电主轴方面的知识，以及在电主轴方面技术领先的瑞士IBAG公司的产品特色， 以便让大家了解目前电主轴的最新技术与发展趋势。
高速加工的几个优势：

1) 加工时间大幅度缩短，只有原来的约1/4，这意味着一台HSC高速机床可以代替4台普通CNC机床；
2) 加工表面质量很高，不用再进行比如打磨等表面处理工序；
3) 零件重复性好，这很利于模具行业电极的制造；
4) 零件变形小，基本不产生热量，可以加工很薄的零件；
5) 高速机床的投资可以很快收回，可以缩短交货期，减小车间占地面积，减少工人数量。

高速加工采用小直径刀具、小切深、小切宽、快速多次走刀来提高效率，而传统的加工一般采用大直径刀具、大切深、大切宽；高速加工的切削力大幅度减小，需要的主轴扭矩相应减小。

高速加工不仅仅用于加工一些比较软的材料如铝、铜、塑料等，现在已经可以用于加工硬度在60HRC以上的淬硬钢，这要归功于刀具商开发出了像TiA1N这 样的新的刀具涂层，以及像CBN这样的新的刀具材料，目前加工淬硬钢的线速度也达到了500m/min，使钢材料的加工也开始采用高速切削。模具制造商因 此也越来越多地采用高速加工技术来加工三维的钢零件。

二、电主轴知识简介

电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主 轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。

电主轴所融合的技术：

高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承，或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限长。

高速电机技术：电主轴是电机与主轴融合在一起的产物，电机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电机，其关键技术是高速度下的动平衡。

润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。
所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油，所谓定量，就是通过一个叫做定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的注油量。

而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻丝，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相位控制以及与进给的配合。

自动换刀装置：为了适用于加工中心，电主轴配备了能进行自动换刀的装置，包括碟形簧、拉刀油缸。高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀柄。

高频变频装置：要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电机，变频器的输出频率甚至需要达到几千Hz。

三、电主轴产品的最新技术与发展趋势

瑞士IBAG公司在电主轴行业技术领先，公司成立于1941年，生产慢慢主轴已经有30年的历史了。现在就以这个公司的产品为例，让大家了解一下电主轴的最新技术与发展趋势。

电主轴最早是用在磨床上，后来才发展到加工中心。瑞士强大的精密机械工业（例如的表工业）不断提出要求，早在20年前高速切削就在瑞士变是越来直流行，使 电主轴的功率和品质都不断得到提高。IBAG公司提供几乎任何转速、扭矩、功率、尺寸的电主轴，产品范围很宽，其电主轴最大转速可达 140000r/min，直径范围33~300mm，功率范围125W~80kW，扭矩范围0.02~300Nm。用户可能提出自己希望的功率、扭矩曲 线，还可以为用户做特殊的机械结构。

IBAG电主轴特色

IBAG提供全套的电主轴系统，包括：电主轴、矢量变频驱动、油气润滑装置、冷却装置、管路、电缆、刀具等。

IBAG电主轴产品种为非常齐全，共有15类60几个型号的电主轴产品。无论用户要求的是高速度、大扭矩还是大功率，IBAG的产品总有一款能满足您的要求。目前为止，IBAG电主轴的最高速度是140000r/min，最大额定扭矩是300Nm，最大功率80kW。

轴承：IBAG电主轴采用复合陶瓷轴承、静压轴承，及电磁轴承，根据用户要求，也可以采用钢轴承。可以通过液压压力来改变轴承的预紧力，以适应不同的切削状态。

润滑：IBAG轴承的润滑方式有油气润滑和脂润滑两种方式，用户可以任选其一。IBAG的直接润滑技术，让润滑油通过轴承外圈上的小孔直接达到滚珠，这种润滑方式可以使相同规格的轴承工作在更高的极限转速，而且消耗的润滑油量更少。

气封：电主轴的前端采用气封，保证灰尘、冷却液等不进入主轴轴承。

主轴轴向尺寸动态补偿：在位置精度要求极高的情况下，IBAG可以在电主轴上提供一检测元件来检测电主轴的同向尺寸变化，尺寸的变化量被转化1V/10μm的模拟信号，送到数控系统进行动态的尺寸闭环补偿。

刀机接口：IBAG提供HSK、SKI、CAPTO、BT刀具接口，用户可以任选一种。

主轴中心冷却：IBAG提供主轴中心冷却选项，30000r/min之内都可以采用刀具内冷，冷却液压力可达80bar（8MPa）。

抓 刀方式：IBAG电主轴采用液压抓刀，采用机床本身的液压系统即可；若机床没有液压系统，IBAG提供的气液转换装置可以将压缩空气的压力转换为液压压力 送到主轴。 与数控系统的接口：IBAG电主轴系统既提供数字接口，也提供模拟接口，与任何数控系统匹配都没有问题。内置编码器输出正弦脉冲。

主轴驱动：IBAG提供性能优异的主轴矢量驱动装置，但考虑用户的方便，也可选择Siemens，Fanuc，Indramat或是其它品牌的主轴驱动装置。

现在的机械加工工艺要求的主轴转速越来越高，高转速也越来越成为衡量一个产品水平的标志，成为商家竞争的焦点，谁先采用了更高转速的主轴，谁便在激烈的竞 争中拥有了一张硬牌。趋势就是：以专业厂家生产的高质量的电主轴取代各机床厂家自己生产的传统主轴，电主轴将会像直线导轨一样成为机床标准部件。我国济南 二机床集团有限公司、常州多棱数控机床股份有限公司、宁江机床（集团）股份有限公司、秦川机床集团有限公司、东风设备制造厂、湖南大学海捷制造公司、东莞 科挺自动化公司、昆山G01模具工具制造公司等都已在其产品上采用了IBAG公司的电主轴。
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20多年前，高速切削主要用于航空航天工业的铝合金加工，随着新型刀具材料的不断涌现，人们开始从事普通钢、铸铁、高强度钢、高温合金、钛合金及复合材料等的高速切削研究工作，并不断取得新的成果。

我国尽管还没有自制的高速切削生产设备，但已有一部分企业进口了相当数量的高速切削加工设备，而大部分用户都面临缺乏高速切削资料的问题。本文就文献中分散、零星的刀具材料选用作一详细的总结，按被加工材料进行分类阐述，以满足不同用户的需要。

二、高速切削加工刀具材料选用

1，铝合金

易切削铝合金 该材料在航空航天工业应用较多，适用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，进给量在3～12m/min，刀具前角为12°～18°，后角为10°～18°，刃倾角可达25°。

铸铝合金

铸 铝合金根据其Si含量的不同，选用的刀具也不同，对Si含量小于12%的铸铝合金可采用K10、Si3N4刀具，当Si含量大于12%时，可采用PKD (人造金刚石)、PCD(聚晶金刚石)及CVD金刚石涂层刀具。对于Si含量达16%～18%的过硅铝合金，最好采用PCD或CVD金刚石涂层刀具，其切 削速度可在1100m/min，进给量为0.125mm/r。

2，铸铁

对铸件，切削速度大于350m/min 时，称为高速加工，切削速度对刀具的选用有较大影响。当切削速度低于750m/min时，可选用涂层硬质合金、金属陶瓷；切削速度在 510～2000m/min时，可选用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min时，可使用CBN刀具。 铸件的金相组织对高速切削刀具的选用有一定影响，加工以珠光体为主的铸件在切削速度大于500m/min时，可使用CBN或Si3N4，当以铁素体为主 时，由于扩散磨损的原因，使刀具磨损严重，不宜使用 CBN，而应采用陶瓷刀具。如粘结相为金属Co，晶粒尺寸平均为3µm，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V=700m/min时，宜加工 高铁素体含量的灰铸铁。粘结相为陶瓷(AlN＋AlB2)、晶粒尺寸平均为10µm、CBN含量为90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光体 含量的灰铸铁时，在切削速度小于1100m/min时，随切削速度的增加，刀具寿命也增加。

3，普通钢

切削速度对钢的表面质量有较大的影响，根据德国Darmstadt大学PTW所的研究，其最佳切削速度为500～800m/min。

目 前，涂层硬质合金、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可作为高速切削钢件的刀具材料。其中涂层硬质合金可用切削液。用PVD涂层方法生产的TiN涂层刀 具其耐磨性能比用CVD涂层法生产的涂层刀具要好，因为前者可很好地保持刃口形状，使加工零件获得较高的精度和表面质量。

金属陶瓷刀 具占日本刀具市场的30%，以 TiC-Ni-Mo为基体的金属陶瓷化学稳定性好，但抗弯强度及导热性差，适于切削速度在400～800m/min的小进给量、小切深的精加工； Carboly公司用TiCN作为基体、结合剂中少钼多钨的金属陶瓷将强度和耐磨两者结合起来，Kyocera公司用TiN来增加金属陶瓷的韧性，其加工 钢或铸铁的切深可达2～3mm。CBN可用于铣削含有微量或不含铁素体组织的轴承钢或淬硬钢。

4，高硬度钢

高硬度钢(HRC40～70)的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、TiC涂层硬质合金、PCBN等。

金 属陶瓷可用基本成分为TiC添加TiN的金属陶瓷，其硬度和断裂韧性与硬质合金大致相当，而导热系数不到硬质合金的1/10，并具有优异的耐氧化性、抗粘 结性和耐磨性。另外其高温下机械性能好，与钢的亲和力小，适合于中高速(在200m/min左右)的模具钢SKD加工。金属陶瓷尤其适合于切槽加采用陶瓷 刀具可切削硬度达HRC63的工件材料，如进行工件淬火后再切削，实现“以切代磨”。切削淬火硬度达HRC48～58的45钢时，切削速度可取 150～180m/min，进给量在 0.3～0.4min/r，切深可取2～4mm。粒度在1µm，TiC含量在20%～30%的Al2O3-TiC陶瓷刀具，在切削速度为100m/min 左右时，可用于加工具有较高抗剥落性能的高硬度钢。

当切削速度高于1000m/min时，PCBN是最佳刀具材料，CBN含量大于90%的PCBN刀具适合加工淬硬工具钢(如HRC55的H13工具钢)。

5，高温镍基合金

Inconel 718镍基合金是典型的难加工材料，具有较高的高温强度、动态剪切强度，热扩散系数较小，切削时易产生加工硬化，这将导致刀具切削区温度高、磨损速度加快。高速切削该合金时，主要使用陶瓷和CBN刀具。
碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷在100～300m/min时可获得较长的刀具寿命，切削速度高于500m/min时，添加TiC氧化铝陶瓷刀具磨损较小，而在100～300m/min时其缺口磨损较大。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel 718合金的加工。

加拿大学者M.A.Elbestawi认为，SiC晶须增强陶瓷加工Inconel 718的最佳切削条件为：切削速度700m/min，切深为1～2mm，进给量为0.1～0.18mm/z。

氮氧化硅铝(Sialon)陶瓷韧性很高，适合于切削过固溶处理的Inconel 718(HRC45)合金，Al2O3-SiC晶须增强陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金。

6，钛合金(Ti6Al6V2Sn)

钛 合金强度、冲击韧性大，硬度稍低于Inconel 718，但其加工硬化非常严重，故在切削加工时出现温度高、刀具磨损严重的现象。日本学者 T.Kitagawa等经过大量实验得出，用直径10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀(螺旋角为30°)高速铣削钛合金，可达到满意的刀具寿命，切削 速度可高达628m/min，每齿进给量可取0.06～0.12mm/z，连续高速车削钛合金的切削速度不宜超过200m/min。

7，复合材料

航天用的先进复合材料(如Kevlar和石墨类复合材料)，以往用硬质合金和PCD，硬质合金的切削速度受到限制，而在900℃以上高温下PCD刀片与硬质合金或高速钢刀体焊接处熔化，用陶瓷刀具则可实现300m/min左右的高速切削。

三、干切削用刀具

使用于干切削工艺的刀具材料有：陶瓷、金属陶瓷、涂层硬质合金及PCBN，就红硬性和热稳定性来说，PCBN材料是最适合高速干切工艺的刀具材料，能获得比湿切削更高的刀具寿命。
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高 速切削技术在近年来变成了一个热门的话题，人们被汹涌而来的高速切削概念冲击着。面对着机床展上不同品牌的高速机床，您可能既兴奋又犹豫：我该怎么去识别 这些机床，是否能真正满足高速切削的要来呢？高速切削＝高速主轴吗？根据米克朗公司多年进行高速铣削技术研究以及高速加工机床制造的经验，我们一起来看一 看何谓高速切削技术，它对高速加工机床有哪些要来。


早在70年前，就有人开始研究高速切削技术。直至20世纪60年代，科学家们才得出了一个结论：随着切削速度的提高，切削力先是增加，随后急剧下降。刀具 的磨损则始终随着切削速度的提高而增加。高速切削所带来的效率和工件表面质量的显著提高使得工件加工的总费用下降了至少40％。这个结论成为高速切削技术 的理论基础和动力，随后的研究是围绕着如何提高刀具耐磨度，如何使机床的结构、主轴和驱动控制系统能满足高速切削技术的要求而进行的。

高速切削技术从实验室阶段走向生产，是一个系统工程。它需要各个方面的配合以形成完整的高速切削工艺。 在各环节中，高速加工机床无疑对整个工艺过程起着决定性作用。以铣削机床为例，高速铣削加工中心与普通加工中心相比，在机床结构、切削主轴、进给驱动装 置、冷却和润滑方式、安全防护以及数控系统等方面都要与其高速性能相匹配。


尽可能降低机床振动

按照高速切削技术的基础理论，随着主轴转速的大幅度提高，切削力将迅速减小。但这并不意味着对机床刚性和抗振性的要求降低。因为由高频主轴引起的机床共振 则成了加工的大敌，同时高速加工中各进给轴的高移动速度，也使得各移动部件对床身的冲击力加大。因此，高速铣削机床应采用尽可能对称的结构形式，使机床的 固有振动频率降至最小。同时应采用受力封闭的结构形式，如龙门式或封闭龙门框架结构，增加机床的耐冲击性和抗振性。瑞士米克朗公司研制生产的 HSM系列和 VCP/UCP系列高速铣削加工中心均采用龙门式或封闭龙门框架床身结构，并逐渐采用抗振性及热稳定性均优于铸铁的混凝土聚合物(人造花岗岩)作为床身材 料。在部件设计中尽可能减小各移动部件的重量以减小移动惯量，从而获得最佳的加工精度。高速机床并不仅仅意味着高速主轴

高速主轴是高速铣床的核心部件，它的发展始终决定着高速铣床的发展。要提高主轴转速，主轴的传动方式和轴承材料是技术中的关键。经过几代的发展，目前高速 主轴通常采用整体电机主轴，电机的转子与主轴的输出轴通过过盈配合来实现传动，从而保证高转速下主轴良好的动平衡。主轴轴承采用复合陶瓷球轴承，并采用高 压油/气动轴承进行润滑和冷却。电机线圈产生的热量是造成主轴热膨胀和旋转部件磨损的主要原因，必须设法消除。比如米克朗公司生产的高速电机主轴通过主轴 外部的冷却水套来对电机线圈及轴承外圈进行冷却。主轴冷却水采用循环冷却方式，并有单独的制冷单元和电子调温装置，使得主轴在连续运转时能保持温度的恒 定。对于不能充分冷却的部位，比如电机主轴法兰盘的位置，还放置了温度传感器，通过电子热补偿软件来补偿温度变化造成的误差。

离心力对高速主轴造成的影响也是不容忽视的，传统的ISO系列的锥柄型式已不再适应高速加工的需要。ISO系列的锥柄在径向和轴向均靠锥面定位，但当离心 力引起主轴内锥孔胀大时，锥柄受切削力的影响会向上窜动，从而造成刀尖位置改变，并可能在停机后产生主轴抱死刀柄的现象。为了消除ISO锥柄在高速加工中 的种种弊端，一种专为高速加工而设计的HSK刀柄正被各厂家广泛应用。这种短锥柄采用锥面和端面同时定位，有效防止了轴向的窜动，并提高了抵抗径向切削力 的能力。

所有这一切并不能百分之百地消除主轴高速运转时热膨胀和离心力所带来的刀尖漂移，而这种漂移造成的误差可达20µm，消除这一误差的最直接的办法是采用动 态测刀装置，对切削转速下刀尖的具体长度进行直接测量。所以米克朗公司的HSM系列高速铣削加工中心将机上激光对刀装置作为标准配置提供。

高速机床中的“高速”是指切削线速度，反映在机床上也就是主轴转速。然而，仅仅提高主轴转速，能满足高速加工的需要吗？让我们来看看下面的公式：

主轴转速：n＝Vc/(D*π)
进给速度：Vf=fz*z*n；将n代入上式，得出进给速度

Vf＝fz*z*Vc/(d*π)

可以看出，在选定了刀具的情况下，进给速度与主轴转速成正比。因此高速机床不仅要具备高的主轴转速，也应具备与主轴转速相匹配的高进给速度。

我们再来看看进给加速度的关系：

高速机床的行程通常在500～1,000mm之间，若在如此短的距离内使机床进给速度从零增大到40m/min，则机床的进给加速度值应达到1g(10m/s²)。在进行曲面轮廓加工时，进给加速度则更为重要，其与进给速度的关系如下(图2)：

由此可以得出结论：高进给速度要求高加速度。 如果一台高速机床没有足够高的进给加速度，它将无法进行高精度高表面质量的复杂曲面轮廓加工，因为它无法胜任加工复杂曲面时根据不同的曲率半径不断地调整 进给速度的需要。那如何提高机床的进给速度和加速度呢？由于近年来发展起来的直线电机价格昂贵、控制系统复杂、磁力吸引切屑等缺点，短时间内很难普及，所 以目前大部分机床的进绘系统还采用滚珠丝杠驱动方式。为了达到高速驱动目的，设计时在提高电机转速的同时，使用大导程的滚珠丝杠副，从而使进给速度达到 40-90m/min。米克朗的HSM系列高速铣就采用这种大导程的滚珠丝杠驱动方式，经合理的预紧后，可在保证定位精度的前提下实现进给速度 40m/min，加速度可达每轴1g(10m/s²)即空间加速度1.7g。

在高速加工时采用干式切削

在金属加工行业使用切削液已经形成习惯，大多数人认为切削液是取得良好的加工表面、提高对具寿命的必要手段。可是研究和实践表明：由于今天的刀具材料有了 很大的发展，情况也在不断地变化。新的硬质合金刃具特别是一些带涂层的刃具，在高速、高温的情况下不用切削液，切削效率会更高。 在铣削主轴高速旋转时，切削液若要达到切削区，首先要克服极大的离心力。即使它克服了离心力进入切削区，也可能由于切削区的高温而立即蒸发了，它的冷却效 果很小甚至没有。同时切削液会使刀具刃部的温度激烈变化，容易导致裂纹的产生。因此米克朗公司的高速机床在转速达到20,000r/min以上时，均建议 用户采用油/气冷却润滑的干式切削方式。这种方式可以用高压气体迅速吹走切削区产生的切屑，从而将大量的切削热带走。同时经雾化的润滑油可以在刀具刃部和 工件表面形成一层极薄的微观保护膜，可有效地延长刀具寿命并提高零件的表面质量。

充分考虑加工安全性

当您想到高速切削中的切屑将像子弹一样射出时，您就会理解安全防护对于一台高速机床是多么的重要。因此米克朗的高速机床均采取各种防护措施，比如在操作门 打开时主轴无法启动，各进给轴及主轴都有防碰撞装置等。同时机床外罩全部采用双层钢板防护置，当主轴转速超过20,000r/min时采用防弹玻璃视窗， 充分考虑了操作的安全性。

CNC采用以太网通讯 高速加工，尤其用高速切削技术铣削3维曲面时，刀具路径和切削参数的选择至关重要。与传统的数控机床加工相比，程序量要大得多，因此程序的传输和储存是机 床执行程序的前提。随着网络技术的发展，通过 TCP/IP通讯协议进行网络通讯的以太网是目前较普及的网络方式。它的程序传输速度较RS232接口要提高几百倍，而且长距离传输的抗干扰能力要大得 多。米克朗高速加工机床的数控系统均可采用以太网通讯，并均配有大硬盘以加大程序的存储量。

总之，一台优秀的高速加工机床，应是一个完善的加工方案的体现。以上几点仅是一些大的框架，还有一些细节的部分比如油雾吸收过滤装置、除尘装置、红外工件 测头等的附件的配备，对干某些零件的加工也是必不可少的。所以，认真地阅读机床的介绍资料，确认它的结构及各功能部件是否符合高速加工机床的特点，并根据 需要加工的工件材料选择合适的主轴转速，这样才能买到物有所值的高速铣床。图3为米克朗经多年实践后总结的铣削不同材料的工件时主轴的转速范围，或许对用 户选择主轴转速有所帮助。

在用户选择高速铣床时，除了考虑其硬件设备的性能，其销售商所能提供的应用支持服务也至关重要。对于大多数用户来讲，高速切削是一个全新的技术，从对夹具 的选择到切削参数的确定都不同于传统加工，因此米克朗公司作为高速铣削机床制造的先锋，在设计制造高速铣床之初就参与高速应用的研究，在其销售机床之时能 将其整套的加工方案提供给用户，使其产品在用户手中能发挥最大的作用。米克朗中国有限公司还在上海外高桥保税区设立了应用培训中心，配置了两台主轴转速为 42,000r/min的高速铣削加工中心和一台主轴转速为20000r/min 的5轴联动高速加工中心，我们将借助米克朗瑞士总部的技术优势，将最先进的高速切削技术介绍给中国的用户。同时米克朗公司还与世界知名的高速刀具制造商 Schaublin和 Fraisa合作，在为用户提供高速机床的同时提供高速刀柄和刃具的配套解决方案。
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直到几年前，除了磨削别无选择。即使有，也是用来加工硬度大于 55HRC工件，将它加工成最终形状，而且表面质量高。随着高硬度切削材料和相关机床的发展，这种硬度极限被突破了。这有利于配备可以调节几何角度的刀具 的机床进行车削．钻孔、研磨和铣削。目前，专家估计硬度极限可以达到65 HRC。

杜塞尔多夫Sandvik 股份有限公司的技术经理Klaus Christoffel博士认为：采用可以调节几何角度的刀具进行硬切削加工，在最近几年内取得了很大的进步。在很多使用场合都可以用来替代磨削。 Klaus Christoffel说：“尤其适用于弧形，比如制造传动设备。”

配备可随意设定刀具切削几何角度的机床越术越多地侵入磨削领地。在许多情况下，车削、钻孔、铣削或者研磨代替磨削成为理所当然的事情，而这还远没有到达顶 峰。位于 Aalen城精密机床 Dr．Kress KG业务经理Dieter Kress博士坚信：CBN是未来的材料，蕴藏着巨大的发展潜力。他相信：几年之后，磨削将被硬铣削代替。为了说明硬铣削的性能，他列举了同动力连杆高精 密球道的精加工。这种连杆的钟形槽，其中的球道用4刀具机床以整段制作的方式进行硬铣削。这种方式的优势是提高精度，缩短生产时间，在此基础上也可以对连 杆的其他部件如配备6球道的连杆进行硬铣削。材料的硬度为58-62 HRC。

同磨削相比，硬铣削的优势是显而易见的。在机床和模具生产中，从铣削软坯件到最后的手工加工（抛光），以往都需要7道加工工序。采用硬铣削可减少2道生产 工序：腐蚀和再次硬化，同时提高了精度。经过加工的工件没有出现硬化变形，这样可以节约30%-40%的生产时间，大量节约成本。

在钻孔（孔眼表面质量要求很高）方面，硬处理也证明是有效的。在用锻钢和硬钢制造的高压泵内部钻一个直径为65mm孔肘，先用配备CBN双刀机床进行预钻 孔，然后再用一个CBN单刃铰刀精加工。紧接着，进行形磨，目的是形成一个预期的表面结构。如果预钻孔的切削速度为150m/min，精加工的切削速度为 100m/min，刀具耐用度以加工900或者400个孔为准，那么就会达到上面描述的效果。

当然，好上加好。超微粒硬质合金的硬度和抗弯强度明已提高，导热性能降低，挤进了本来这是立方氨化硼机床和磨削的使用领地。然而，只有同各种涂层结合起 来，精炼金属和超微粒硬质合金才能充分发挥自己在边缘稳固和高延性方面的什能。硬加工时的性能载体不只是新的基质和整个涂层系统，而机床优化的切削刃几何 角度也同样重要。

不只是铣削和钻孔，而且从经济角度看，车削也越来越成为替代磨削的选择。因此，在持续和不间断的切削时，对以使用Hoffmann集团的CBN可转位刀片 对硬度最高达62HRC的工件进行硬车削。这种CBN可转位刀片在某些情况下，可以用来替代非常昂贵的、费时和费钱的轮廓磨削。

如此“硬的工作”使工具处于 “疲劳”之中，这样的工具，它在机械和热方面的载荷很大，因此只能使用匹配的刀具材料。“所以，用于硬加工的刀具材料和机床首先必须具有热稳定性和耐磨损 的特点，当然对相应的匹配的切削几何角度也是具有良好经济效益的硬处理的一个前提条件”，这是Chris-toffel对机床要求的具体说明。陶瓷和 CBN位于刀硬度表的上端，但是硬质合金和金属陶瓷在某些边界条件下也适用。

整个系统相应的动态刚性，如工件固定、刀具、刀具安装、机床主轴、机床床身等也同样重要。只有这样，才有可能避免振动，这是使用CBN、提高径向振动和形 状方面制作精度的一个重要前提。尤其适用于最高的质量要求，比如用硬车削代替磨削加工针状轴套。Chemnitz市Niles-simmons车床生产厂 的设计师JensRolle从为：“为了使表面质量和磨削的质量一样好，工作轴的径向和轴向振动必须保持在2µm。数字线性测量系统和良好的温度补偿性能 也是必不可少的。这是很高的要求，整个系统必须满足这样的要求。即使µ范围内补偿，也必须避免爬行效应。投资一台车削中心或者车床的费用远远低于购置一台 磨床的费用。Salach城Emag机床工厂工具和技术经理Ulrich Walter博士工程师清楚地表达了硬车削的价格忧势：“一台车床的费用只相当于一台磨床总费用的一半。”另外，多道磨削工序综合成唯一的一道硬车削操 作，只需一次夹紧工件，这样使尺寸精度和加工过程的安全性有明显提高。硬车削的工艺水平取决于对精度的高要求。“精加工时，允许IT5/6的一般误差，磨 削的加工安全性明显提高，只用测段控制，只要用针对趋向零的加工力的精磨，就可以达到IT4的允许误差”，汉堡Koerber磨环责任有限公司销售经理 Peter Luetjens硕士工程师将硬车削的极限描绘清楚了。

在这里，组合机床能够充分发挥自己的优势：将两种工艺综合在一个机床上，这样在加工配件时可以选用理想的方法，比如在对表面质量和尺寸精度要求很高的情况 下，可以用车削进行粗加工，用磨削进行最后的加工。通过这样的组合，使干磨成为可能。Luetjens认为，“不再是‘车削或者磨削’的选择，而是‘车削 和磨削’的组合，成为工艺发展的中心点。这样做的目的是，在一台机床上一次夹紧工件并进行完整加工时，车削和磨削相互补充，从而实现经济的优势。车削的优 势是短暂切削时灵活性和速度，磨削的优势是加工小余量时的精度和速度。Luetjens从为：“两种方法结合使用，充分利用两种方法的优势和避免临界数值 的机会大些，因此加工过程令人可信，调整车床更加简单，对机床的利用更有好处。”磨床生产厂家却没有承认硬车削。“车削和铣削只夺回了80年代初被深磨抢 走领地的一小部分，”Luetjens作了相对比较。他甚至看到了一种与此相反的发展趋势：“由于在毛坯的生产上采用了先进的技术，使得毛坯的加工余量变 得很小，硬车削再次被磨削代替，因为车削的加工余量太小，晃动太厉害。”他认为，2000年增长了27%的磨削订单表明：人们面对可以调节几何角度的硬车 削对以泰然处之。
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本文分析了平头立铣刀在立式加工中心机床上铣削斜面时理论表面与实际加工加工表面的差异，指出了在实际应用过程中应注意的问题，并提出了解决方案。

一、问题的提出:

在加工塑料模具的脱料板锥孔和模具型芯上的与脱料板配合的锥体时，因尺寸无法测量，加工精度只能靠机床、刀具和NC程序等保证。当加工完成后，发现锥体端 面与锥孔端面贴合不拢，经过抛光直到加工刀痕完全消失仍不到位，对加工中心机床精度(SABRE-1000立式加工中心，加工精度0.001mm)，加工 程序(利用SURFCAM自动编程软件)，工件定位精度等多方面检查均为无误。 为此，我们对刀具与加工表面的接触情况进行分析。

利用SURFCAM自动编程软件，做一与水平面夹角为60度的斜面。

1、刀尖不倒角平头立铣刀加工
选择刀具加工参数为: 直径为12mm的立铣刀，刀尖半径为0，走刀轨迹为刀具中心，利用等弦长直线逼近法走刀，增量值为0.5mm，切削速度为1000转/分，进给量为150毫米/分，三坐标联动，利用编程软件自动生成NC程序。

则理想的刀尖与斜面的接触情况如图一所示，每两刀之间，沿钭面峰(g)与谷(a)之高度为gp，加工表面残留量为agc，通过抛光工件，去掉残留量，即可得到要求的尺寸，并能保证斜面的角度。

若在刀具加工参数设置中，减小加工的增量值，可以得到更小的gp,使表面残留量减少，抛光更容易，但加工时，NC程序量增多，加工时间延长。

这种用不倒角平头刀加工状况只是理想状态，在实际工作中，刀具的刀尖角是不可能为零的，刀尖不倒角，加工刀尖磨损快，甚至产生崩刃，致使刀具无法加工。 2、刀尖倒斜角平头立铣刀加工

用 一支直径为12mm,刀尖倒角Y=30度，倒角刃带宽0.3mm的平头立铣刀加工进行分析。如一所示，刀具加工的其它参数设置同上，加工表面残留部分不仅 包括分析一中的残留部分agc，而且增加了刀具被倒掉的部分形成的残留余量aeb，这样，使得表面残留余量增多，谷e与理想面之间的距离为ej,而人工抛 光是以谷e、k为参考的，去掉e、k之间的残留(即去掉刀痕)，则所得表面与理想表面仍有ej距离，即工件尺寸不到位，这就是锥体端面与锥孔端面贴合不拢 的原因，若继续抛光则无参考线，不能保证斜面的尺寸和角度，导致注塑时产品产生飞边。同样，如图二所示：用倒角Y为60度，加工锥度R为30度的锥面时， 谷为b，峰仍为g，而次高点为e。


3、刀尖倒园角平头立铣刀加工

如图二所示，用一支直径为12mm, 刀尖倒角磨成半径为0.3mm的园角，刀具加工的其它参数设置同1，切削情况与倒角Y=60度（以及Y=30度），刃带宽0.3mm的平头立铣刀加工状况 的比较,可以发现，切削状况并没有多大改善，而且刀尖园弧刃磨时控制困难，实际操作中一般较少使用。二、解决方法

通过以上分析可知: 不倒角刀具加工是最理想的状况，抛光去掉刀痕即可得标准斜面，但刀具极易磨损和崩刃。实际加工中，刀具不可不倒角。而倒园角刀具与倒斜角刀具相比，加工状 况并没有多大改进，且刀具刃磨困难，实际加工时一般很少用。在实际应用中，倒斜角立铣刀加工是比较现实的。现在对该情况就如何改善加工状况，保证加工质量 作进一步探讨。

1、刀尖倒斜角30度时，刀具与理想斜面最近的点为e、k，要使e点与理想斜面接触，即e点到a点，刀具必须下降ea距离，即，在加工过程中，刀具要按理想斜面加工生成NC程序，再在Z方向下降ea距离，这可以通过准备功能代码G92 位置设定指令实现。

通过进一步分析可知:

(1). 当角X>R时, e点与理想斜面相距最近，即ej比bd更靠近理想斜面，所以，在按未倒角刀具生成NC程序后，在G92位置设置时将Z值下移ea距离（见图一）再加工，即 可使e点与理想斜面接触。抛光(2).当角X < R时, b点与理想斜面相距最近，即bd比ej更靠近理想斜面，所以，在按未倒角刀具生成NC程序后，在G92位置设置时将Z值下移bh距离(见图二)再加工，即 可使b点与理想斜面接触。抛光去掉残留部分即为理想斜面。

不过，以上方法有其局限性:

当加工塑料模具脱料板(斜通 孔类)时，以上方法是一种行之有效的方法，但是，当斜面下有平台EF时，刀具底面bg会与EF产生干涉而过切(因Z下降了ea或 bh距离)。如:在加工与塑料模具的与脱料板配合的锥体时，采用以上Z值下降法就不可取，为解决这类问题，可采取以下解决方案:

2、 在按未倒角平头立铣刀生成NC程序前，将斜面LC向E点方向偏移ej距离(方法一中(1)情况时)或向E点偏移bd距离(方法一中(2)情况时)，然后， 将斜面拉伸到与ML接触，再编制NC程序进行加工，从而得到理想的斜面。这种方法的思想是源于倒角刀具在加工锥体时实际锥体比理想锥体大了，而加工锥孔时 实际锥孔比理想锥孔小了。而先将锥体偏移一定距离使之变小，将锥孔偏移一定距离使之变大，再生成NC程序加工，从而使实际加工出的工件正好是所要求的锥面 或斜面。

综上所述，通过对理论斜面和实际加工出的斜面的分析，解决了实际加工中尺寸不到位的问题。经过多次的实际应用，证实其解决方法是行之有效的。
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