2.1 概述

2.1.1 高速切削的概念与高速切削技术

高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl. J. Salomon提出的。在当时硬质合金WC+Co刚出现的实验条件下，这只能是一个假说。他指出，在常规切削速度范围内（见图2.1中A区），切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反而会降低，且该切削速度值υε与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内（见图2.1中B区），由于切削温度过高，刀具材料无法承受，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过这个“死谷”，在高速区（见图2.1中C区）工作，有可能用现有刀具材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而可大幅度提高生产效率。

图2.1 高速切削的概念[100]

关于假说中的“切削温度”，如果指切削工件表面的温度，该假说已得到了很多研究者的切削试验的验证，但若指真正的切削区平均温度，即真正意义的切削温度的话，至今还没有得到切削试验的验证，只是得到了随切削速度的进一步提高，切削温度上升趋缓了的结论[101]。

高速切削是个相对的概念，究竟如何定义，目前尚无共识。由于加工方法和工件材料的不同，高速切削的高速范围也很难给出，一般认为应是常规切削速度的5～10倍。

高速切削的速度范围见表2-1和表2-2[100,101]。

表2-1 不同材料的高速切削速度范围

表2-2 不同加工方法的高速切削速度范围

自从Salomon提出高速切削的概念并于同年申请专利以来，高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90年代以来发展更迅速。

高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程。