
【机】 superhigh speed cutting
exceed; go beyond; overtake
【计】 hyperactive
【医】 per-; ultra-
【化】 free cutting; high speed cutting
超高速切削(Ultra-High Speed Machining, UHSM)是指切削速度远高于常规切削速度的先进加工技术。在机械制造领域,其核心在于通过极高的主轴转速和进给速度实现材料高效去除,同时追求加工精度与表面质量的提升。
一、术语定义与核心参数
二、技术特征与应用价值
切削速度 ( V_c ) 计算公式为:
$$
V_c = frac{pi times D times N}{1000}
$$
其中 ( D ) 为刀具直径(mm),( N ) 为主轴转速(rpm)。
三、权威定义参考
超高速切削技术是高端制造(如航空航天精密零件加工、模具制造)的关键使能技术,其发展依赖于高性能机床、先进刀具材料(如PCD、CBN)及智能控制系统的协同突破。
超高速切削(Ultra-High Speed Machining, UHSM)是一种以极高速度进行材料加工的先进制造技术,其核心是通过大幅提升切削速度实现加工效率、精度和质量的突破。以下是综合多个权威来源的详细解释:
基本定义
超高速切削通常指切削速度比常规加工高5~10倍的加工方式。例如,传统钢件切削速度为30m/min,而超高速可达300~600m/min。不同材料的超高速范围差异较大,如铝合金可达1600m/min以上,铸铁为1500m/min,钛合金为150~1000m/min。
起源与发展
由德国物理学家Carl Salomon于1931年提出,其理论指出当切削速度超过某一阈值后,切削温度反而下降。20世纪80年代开始应用于工业,21世纪初成为主流技术。
切削机理变化
在超高速状态下,切削温度与切削力呈现非线性关系。当速度超过临界值(如钢件约300m/min),切削温度不升反降,切削力降低30%~90%。这一现象被称为“死谷理论”(Dead Volley)。
热传导特性
90%以上的切削热被高速切屑带走,工件热变形极小,适合加工薄壁或易变形零件。
效率提升
材料切除率提高3~5倍,加工时间缩短,工序集中(粗精加工一体化)。
质量改善
经济性增强
刀具寿命延长(如陶瓷刀具加工高温合金时寿命提高30倍),生产成本降低。
设备要求
需高精度、高刚性机床,主轴转速≥1万r/min,并配备高速电主轴和直线电机。
刀具材料
采用超硬材料(如硬质合金、陶瓷、金刚石),其耐磨性比传统高速钢高10倍以上。
主要用于航空航天(加工铝合金薄壁件)、模具制造(淬硬钢精加工)及难加工材料(如钛合金、高温合金)。
总结来看,超高速切削通过突破传统速度限制,结合先进设备和刀具,实现了加工效率与质量的双重飞跃,是现代制造业的重要里程碑。
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