高速切削的定义是什么？
对于高速切削的讨论在一定程度上仍是混乱的。如何定义高速切削（HSM），目前有许多观点和许多方法。
让我们看一下这些定义中的几个：
高切削速度切削
高主轴速度切削
高进给切削
高速和高进给切削
高生产率切削
我们对高速切削的定义描述如下：
HSM不是简单意义上的高切削速度。它应当被认为是用特定方法和生产设备进行加工的工艺。
高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。
如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工，切削参数可为常规的4到6倍。
在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味着高生产率切削。
零件形状变得越来越复杂，高速切削也就显得越来越重要。
现在，高速切削主要应用于锥度40的机床上。
高速铣削工艺的优势在哪里？
在铣削工艺里，当高速主轴和高进给下的精确定位有机结合时，高速切削工艺显现出实用价值。在模具工艺里，高速切削让使用小直径刀具和小切深成为现实，同时高速切削工艺获得的光洁表面。与传统切削要求有显著区别，高速铣削涉及到机床、刀柄刀具、冷却系统及数控编程等诸多因素。这个工艺甚至涉及到更综合更全面地了解机床在不同速度下的行为特征。下面从刀具技术、机床技术、数控系统性能和工艺等几个方面介绍下高速铣削的优势有哪些：一、铣削刀具技术高速铣削用的刀具必须与工件材料的化学亲和力小，具有优良的力学性能，化学稳定性和热稳定性，良好的抗冲击和热疲劳特性。普通刀具夹紧技术也不再符合高速铣削，刀柄锥部和端面同时与主轴内锥孔和端面接触双定位，且此类刀柄采用的是内涨式夹紧技术，保障了主轴高速运转的安全性。二、高速机床技术高速机床为了适应高速铣削主轴转速高，进给速度快，机床运动部件加速度高等要求，在主轴单元、进给系统、数控系统和机械系统等方面比普通数控机床具有更高的要求。高速铣削中心具备卓越的系统功能和很好的机械结构，为高质量的模具提供了可靠的保证。高速机床通常具有以下优势：（1）典型的金字塔式结构，宽的导轨和低的重心，适合线性轴的高速运动，这样机床承重比同规格的运动式要大；（2）机床的运动单元的惯量是常数，线性轴电机一直在最佳的状态下运行，即不因改变模具的大小而改变电机的特性；（3）还有就是考虑到高速运动的特殊性，在保证机床足够刚性的前提下尽量减少运动惯量，以便最大程度提高坐标固有频率，从而得到更高的闭环增益，使得机床在高速铣削中的跟踪误差趋于最小值，最终提高精度和质量。三、数控系统性能（1）在数控系统及计算、数字化仿形的系统集成技术、复杂型面的铣削中对轴控制技术进行改进以减少过程中的轨迹误差。（2）通过这些算法从而减少了动态误差，同时也提高了进给速度和表面质量。数控系统功能可根据不同条件进行调整：机床类型、工件的类型、工艺要求。（3）可以通过代码来调用不同的动态参数从而优化性能。这些功能能减小动态轨迹误差，能在高速进给速度的条件下提高精度和完美的表面质量。（4）能设置与高速机床特性相匹配的最佳数值并且不会在控制回路中产生失稳，快速平滑的加速能提高加速区域质量。四、高速铣削工艺技术（1）和普通工艺相比可以缩短时间，提高效率和机床利用率。（2）工件热变形小精度高，表面质量好工艺范围广，适合薄壁、刚性较差、容易产生热变形的零件。（3）高速机床刀具冷却采用油雾半干式冷却，使用专用的高速切削油，最小润滑油供量。在工件表面形成一层薄薄的油膜，与传统的使用冷却液或气冷的方式相比，可大大提高工件表面质量。以上就是高速铣削工艺的优势，通过不断改进工艺可以有效提高精度和效率。
高速切削在模具加工中有哪些优点
采用高速切削，使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削，吃刀时间短，冲击和弯曲减小了。 模具的几何精度提高了，组装就容易和更快了。无论是什么人，技能如何，都能获得CAM/CNC生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些，费时的人工抛光工作可显著减少，可减少达60-100%一些加工，如淬火、电解加工和电火花加工（EDM），可以大大减少。这就可降低投资成本和简化后勤供应。用切削代替电火花加工（EDM），西诺模具使用寿命和质量也得到提高。
分析不锈钢为什么切削加工困难
与优质碳素结构钢相比，不锈钢材料加入了Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。这些合金元素的增加，不仅提高了钢的耐蚀性，对不锈钢的机械性能也有一定影响。如马氏体不锈钢4Cr13与45号中碳钢相比，具有相同的含碳量，但相对切削加工性只有45钢的58%；奥氏体不锈1Cr18Ni9Ti只有40%，而奥氏体—铁素体双相不锈钢韧性高、切削性更差。
2.不锈钢材料切削难点分析
在实际加工中，切削不锈钢往往伴随着断刀、粘刀现象的发生。由于不锈钢在切削时塑性变形大，产生的切屑不易折断、易粘结，导致在切削过程中加工硬化严重，每一次走刀都对下一次切削产生硬化层，经过层层积累，不锈钢在切削过程中的硬度越来越大，需要的切削力也随之升高。
加工硬化层的产生、切削力的增高必然导致刀具与工件之间的摩擦增大，切削温度也随之升高。并且，不锈钢的导热系数较小，散热条件差，大量切削热集中刀具与工件之间，使已加工表面恶化，严重影响了已加工表面的质量。而且，切削温度的升高会加剧刀具磨损，使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃产生缺口，从而影响工件表面质量，降低了工作效率，增加了生产成本。
3.提高不锈钢加工质量的方法
由上可以看出，不锈钢的加工比较困难，切削时易产生硬化层，容易断刀；产生的切屑不易折断，导致粘刀，会加剧刀具的磨损。针对不锈钢这些切削特点，结合生产实际，我们从刀具材料、切削参数及冷却方式三方面入手，找到提高不锈钢加工质量的方法。
3.1 刀具材料的选择
选择合适的刀具是加工出高质量零件的基础。刀具太差，加工不出合格的零件；选择过好的刀具，虽然能满足零件的表面质量要求，但容易造成浪费，提高了生产成本。结合不锈钢切削时散热条件差、产生加工硬化层、易粘刀等特点，选择的刀具材料应满足耐热性好、耐磨性高、与不锈钢亲和作用小的特点。
3.1.1 高速钢
高速钢是加入W、Mo、Cr、V、Go等合金元素的高合金工具钢，具有较好的工艺性能，强度和韧性配合好，抗冲击振动的能力较强。在高速切削产生高热情况下（约500℃）仍能保持高的硬度（HRC仍在60以上），高速钢红硬性好，适合制作铣刀、车刀等铣削刀具，可以满足不锈钢切削时产生的硬化层及散热性差等切削环境。
W18Cr4V是最典型的高速钢刀具，自1906年诞生以来，已经被广泛制作成各种刀具以满足切削加工的需要。但随着各种被加工材料机械性能的不断提高，W18Cr4V刀具已经不能满足难加工材料的加工要求。高性能的钴高速钢应时而生。与普通高速钢相比，钴高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性，适合高切除率加工和断续切削加工，常用牌号如W12Cr4V5Co5。
3.1.2 硬质合金钢
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC）微米级粉末为主要成分，以钴或镍、钼为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金具有强度和韧性较好，耐热、耐磨、耐腐蚀、硬度高等一系列优良性能。在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度，适合不锈钢、耐热钢等难加工材料的切削加工。常见硬质合金主要分为三类：YG类（钨钴类硬质合金）、YT类（钨钛钴类）、YW类（钨钛钽（铌）类），这三种合金的成分不同，用途也有很大差别。其中YG类硬质合金由于具有较好的韧性，导热性也较好，可以选择较大的前角，适合不锈钢的切削。
3.2 切削不锈钢刀具几何参数的选择
1）前角γo：结合不锈钢强度高、韧性好、切削时切屑不易被切离等特点，在保证刀具有足够强度的前提下，应选用较大的前角，这样既可以减小加工对象的塑性变形，也能够降低切削温度和切削力，同时减少硬化层的产生。
2）后角αo：增加后角将减小加工表面与后刀面的摩擦，但切削刃的散热能力和强度也随之降低。后角的大小取决于切削厚度，切削厚度大时，宜选较小后角。
3）主偏角kr、副偏角k′r、：主偏角kr的减小可增加刀刃工作长度，有利于散热，但在切削时会增加径向力，容易产生振动，常取kr值为50°～90°，若机床刚性不足，可适当加大。副偏角常取k′r=9°～15°。
4）刃倾角λs：为了增加刀尖强度，刃倾角一般取λs=7°～—3°。
3.3 切削液和冷去方式的选择
由于不锈钢的切削加工性较差，对切削液的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下几类：
1）乳化液：比较常见的冷却方式，具有较好的冷却、清洗、润滑性能，常用于不锈钢粗车。
2）硫化油：切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，一般用于钻孔、铰孔及攻丝。
3）机油、锭子油等矿物油：其润滑性能较好，但冷却和渗透性较差，适用于外圆精车。
在切削加工过程中应使切削液喷嘴对准切削区，或最好采用高压冷却，喷雾冷却等冷却方式。
4.以把手为例子，分析不锈钢铣削过程中的加工方法
该零件虽然结构简单，但零件材料为1Cr18Ni9Ti，属于奥氏体不锈钢，厚度12，切削量较大，加工硬化严重。若采用逆铣，则刀齿先在已经硬化的表面上滑行，加工硬化会更严重，所以此零件最好采用顺铣加工外形尺寸，以便减小加工硬化以及铣削时带来的冲击、振动，保护铣刀刀齿不易崩刃。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离，切屑粘结接触面积小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度，零件外形图见图1。
另外，选用哪种铣刀呢？针对上述不锈钢难加工的特点，我们发现铣削不锈钢的刀具应满足以下这些特点：切削刃要锋利，又要能承受冲击，容屑槽也要大。结合零件外形尺寸以及我所的实际生产，选用大螺旋角铣刀（包括圆柱铣刀、立铣刀）能够满足上述条件，同时若把所选刀具螺旋角从20°增加到40°，刀具耐用度也可提高1.5倍以上。
选择高速钢立铣刀，铣刀直径16，转速300r/min，进给量37.5mm/min铣出六面尺寸。由于不锈钢铣削时产生大量的热量，故应选择合适的冷却方式。理论上采用喷雾冷却法效果最为显著，可提高铣刀耐用度一倍以上，但这种冷却方式不适用于我们的工作场所，故这里采用10%乳化液冷却，并保证切削液流量达到充分冷却。钳工划出外形线，需要铣零件的外形尺寸。分析零件内腔有2—R4内角，需选用直径为8的铣刀。由于铣刀直径较小，转速高，故应选择刀耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小的硬质合金钢。因为硬质合金钢具有较高的硬度（70～175HRC），耐850℃～1000℃的高温，具有良好的耐磨性和耐热性以及高硬度，其切削速度也比高速钢刀具提高2到3倍，正适合这里的高速切削。加工过程中应勤于观察，及时清除刀齿周围的粘屑，防止粘刀，避免损伤已加工面。
5.结语
综上所述，虽然不锈钢的切削性差，具有加工硬化严重、切削力大、导热系数低、易粘刀、易磨损刀具等缺点，但只要找到合适的加工方法，采用合适的刀具、切削方式以及切削用量，选择合适的冷却液，在工作中勤于思考，不锈钢等难加工材料也就迎“刃”而解了。
铣削时怎样合理使用润滑冷却液?
在使用高速钢铣刀铣削钢料或有色金属材料时，采用润滑冷却液，可降低铣刀刀齿的温度，减少刀具的磨损，延长铣刀的使用寿命，同时，还可减少铣刀与加工表面间的摩擦，使切削容易进行，提高加工表面的光洁度。润滑冷却液应具有良好的冷却和润滑作用，无腐蚀性，不能使工件和机床生锈;不影响工人健康;不易变质等特点。常用的润滑冷却液有柴油、掺入20%机油的柴油、乳化剂等。使用润滑冷却液时，应从铣削开始就连续不断地供给，液流的方向应全部流在铣刀的切削刃上。采用的铣削速度越高，流量就越大。铣削铸铁件时，不宜用润滑冷却液，以免铸铁的切IN与冷却液混合成难清除的粘若性物体。采用硬质合金铣刀高速铣削时，亦不宜用润滑冷却液。其原因是:①硬质合金耐高温能力强，能承受高速铣削时产生的高温，并且在不加冷却液的情况下，铣削产生的高温，能使将要切下的切屑变软，减小了铣削时的阻力。②硬质合金较脆，高温下受到冷却容易产生裂纹而造成崩刃。
