
【機】 superhigh speed cutting
exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-
【化】 free cutting; high speed cutting
超高速切削(Ultra-High Speed Machining, UHSM)是指切削速度遠高于常規切削速度的先進加工技術。在機械制造領域,其核心在于通過極高的主軸轉速和進給速度實現材料高效去除,同時追求加工精度與表面質量的提升。
一、術語定義與核心參數
二、技術特征與應用價值
切削速度 ( V_c ) 計算公式為:
$$
V_c = frac{pi times D times N}{1000}
$$
其中 ( D ) 為刀具直徑(mm),( N ) 為主軸轉速(rpm)。
三、權威定義參考
超高速切削技術是高端制造(如航空航天精密零件加工、模具制造)的關鍵使能技術,其發展依賴于高性能機床、先進刀具材料(如PCD、CBN)及智能控制系統的協同突破。
超高速切削(Ultra-High Speed Machining, UHSM)是一種以極高速度進行材料加工的先進制造技術,其核心是通過大幅提升切削速度實現加工效率、精度和質量的突破。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
基本定義
超高速切削通常指切削速度比常規加工高5~10倍的加工方式。例如,傳統鋼件切削速度為30m/min,而超高速可達300~600m/min。不同材料的超高速範圍差異較大,如鋁合金可達1600m/min以上,鑄鐵為1500m/min,钛合金為150~1000m/min。
起源與發展
由德國物理學家Carl Salomon于1931年提出,其理論指出當切削速度超過某一阈值後,切削溫度反而下降。20世紀80年代開始應用于工業,21世紀初成為主流技術。
切削機理變化
在超高速狀态下,切削溫度與切削力呈現非線性關系。當速度超過臨界值(如鋼件約300m/min),切削溫度不升反降,切削力降低30%~90%。這一現象被稱為“死谷理論”(Dead Volley)。
熱傳導特性
90%以上的切削熱被高速切屑帶走,工件熱變形極小,適合加工薄壁或易變形零件。
效率提升
材料切除率提高3~5倍,加工時間縮短,工序集中(粗精加工一體化)。
質量改善
經濟性增強
刀具壽命延長(如陶瓷刀具加工高溫合金時壽命提高30倍),生産成本降低。
設備要求
需高精度、高剛性機床,主軸轉速≥1萬r/min,并配備高速電主軸和直線電機。
刀具材料
采用超硬材料(如硬質合金、陶瓷、金剛石),其耐磨性比傳統高速鋼高10倍以上。
主要用于航空航天(加工鋁合金薄壁件)、模具制造(淬硬鋼精加工)及難加工材料(如钛合金、高溫合金)。
總結來看,超高速切削通過突破傳統速度限制,結合先進設備和刀具,實現了加工效率與質量的雙重飛躍,是現代制造業的重要裡程碑。
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