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高速切削加工的发展及需求

来源：信息中心　时间：2009-2-1 11:00:23

上海地区由于近十年来经济持续呈两位数高速增长，同时也促进了文化、传媒、广告业的发展，因而又间接带动了印刷包装机械这一传统制造业的振兴。上海印刷包装机械行业向国内外提供了各种门类齐全、功能强大的大型成套彩色印刷机、胶印机、丝印机、整理机、装订机、切纸机、包装机等，销售额占全国印机业的30%以上，出口额占全国出口总额的60%以上。上海电气集团印刷包装机械有限公司下属高斯、紫光、申威达、亚华、光华等企业引进了国内外高档数控加工设备，用于生产第一线加工制造，釆用高速切削加工技术加工印机箱体、机身、横梁、隔板等关键零部件，大大缩短了大型成套印机的生产周期，取得显着成效(图5)。随着2002年上海申博成功，传媒、广告业还将有更大的发展势头。预计到2005年，上海印刷包装行业对高速加工设备和技术的需求要比当前增长60%，将会形成巨大的潜在巿场

高速切削加工是当代先进制造技术的重要组成部分，拥有高效率、高精度及高表面质量等特征。本文介绍此技术的定义、发展现状、适用领域以及中国的需求情况。高速切削加工的定义高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。高速切削是实现高效率制造的核心技术，工序的集约化和设备的通用化使之具有很高的生产效率。可以说，高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加工效率所必不可少的技术。高速切削加工的优点主要在于：提高生产效率、提高加工精度及降低切削阻力。有关高速切削加工的含义，目前尚无统一的认识，通常有如下几种观点：切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的5-10倍；机床主轴转速很高，一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削；进给速度很高，通常达15-50m/min，最高可达90m/min；对于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含义也不尽相同；切削过程中，刀刃的通过频率(Tooth Passing Frequency)接近于“机床－刀具－工件”系统的主导自然频率(Dominant Natural Frequency)时，可认为是高速切削。可见高速切削加工是一个综合的概念。
与过去的精加工相比，进一步实现高精度化；同时必须满足表面粗糙度、弯曲度的精度要求，为此应施以适当的手工精修加工，由于切削速度的极大提高，与过去的精加工工序相比，加工周期应大幅度缩短。有大量材料需要切除的工件，具有超细、薄结构的工件，传统上需要花相当长的机动工时加工的工件以及设计变更快速、产品周期短的工件，均能显示出高速切削所带来的优点。在日益激烈的巿场竞争环境下，高速切削加工也是提高企业对巿场变化的敏捷反应能力的重要体现。中国以东莞、深圳和广州为代表的珠江三角洲地区及以苏南、宁波和上海为代表的长江三角洲经济区的大批制造企业，对高速切削加工需求显着增长，这些地区的大批制造企业在汽车摩托车、电子仪表、家用电器、模具制造等方面异军突起、蓄势并发，正在努力打造成为中国乃至世界制造业的中心。据调查，东莞地区自1998年以来新建的民营、外资及台资制造企业逾3,000家，其中有55%以上引进了高速数控金切机床和高速加工中心，并大量采用CBN(立方氮化硼)、PCD(聚晶金刚石)及PCBN(聚晶立方氮化硼)等高速切削刀具。这些企业资金雄厚，定单饱满，对高速切削加工的需求仍有巨大的潜力。浙江宁波地区的慈溪、黄岩等素有“模具之乡”的美称，以民营企业为生力军的模具制造行业发展如日中天，极富特色。2001年的模具产值达到100亿元，约占全国模具生产能力的1/3。笔者曾到慈溪的横河、坎墩、东山、庵东等乡镇工业区考察，那里的民营模具企业几乎是一家连着一家，家家有数控设备。这些企业之间既有激烈竞争，又有紧密合作；尤其是在注塑模具加工制造方面，更具有得天独厚的技术优势。由于注塑模具大都是复杂型腔和薄壳结构，特别适合于高速切削加工。模具经过高速、小切削精加工后，钳工修模工作量大为减少，模具制造周期可缩短40%。因此，高速切削加工是该地区模具制造的首选工艺方案。近十年来，上海暨华东地区汽车工业的飞速发展，也为高速切削加工提供了巨大的巿场需求。上汽集团旗下的大众、通用、汇众、上柴、拖内、荻原等公司正在组建高速切削柔性生产线或高速铣、镗、钻削加工单元，用于汽车内外覆盖件模具及汽车发动机的切削加工。比较常用的切削参数是：主轴转速8000-12000r/min，进给速度 40-80m/min，切削深度0.01-0.05mm；毛坯材料为铸钢、锻材、灰铸铁或铝合金等；釆用的刀具主要有高速工具钢、硬脂合金、CBN、PCD、钛涂层刀具或陶瓷刀具。因此，对上述参数範围内的机床设备及刀具材料具有较大的巿场需求。
图5 印刷包装机械行业高速切削加工应用

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高速切削加工的发展及需求

高速切削加工的定义