近二十年来，高速切削(HSC)一直被认为是高速生产和加工的同义词。如今，人们越来越关注HPC(高生产率切割或高性能切割)这个新名词。图1使用成形和未成形刀具切削刃时测得的切削力

什么是HPC铣削？

。通常，HPC铣削被描述为能够满足提高金属去除率的要求的铣削工艺。这是决定一个加工工艺性能潜力的关键技术值，比传统加工技术高出200%到500%。更广泛地说，术语HPC还意味着优化整个加工链，目标是将生产成本降低10%到30%。

HPC与HSC之间有什么区别？

粗加工的目的是使金属去除率最大化：实际上，无论如何增加轴向或径向进给来加工3D曲面，都会受到HSC技术的严重制约。如果你想提高加工速度，你必须提高切割速度。然而，还有其他实际和技术上的限制。同时，提高轴向和径向进给速度和进给速度(提高vf速度不一定提高HSC切削速度)应有助于提高加工效率。一方面，这些铣削工艺的效率与传统铣削工艺的效率几乎相同。另一方面，在一定的切削速度下，提高进给速度会增加刀具每齿的进给速度，从而增加铣刀的机械负荷。无论所选切削刃的几何形状和刀具的材料如何，在加工过程中都会产生相当高的切削力，这反过来又会对机床的工作环境提出要求。图2成形和未成形刀具切削刃的磨损演变基于这一背景，提出的主要问题是，高切削率粗加工的刀具是否应采用不同的切削刃几何形状。

高性能切削中产生的切削力和磨损现象

我们进行了许多实验来确定切削刃的不同形状在加工过程中对切削力的影响。图1示出了用仿形刀具铣削10秒后在固定条件下的切削力曲线，以及用光滑切削刃切削时的相应曲线。如果将两种刀具的算术平均切削力相关联，则具有轮廓外形的刀具的切削力降低了23.5%。就最大化主轴输出功率而言，设计具有轮廓切削刃的HPC粗铣刀似乎是一个极好的选择。除了高速金属切削和优化利用主轴输出功率的要求外，刀具的使用寿命也是铣削经济性的关键因素。图2显示了这两种工具的典型磨损现象。具有轮廓的硬质合金切削刃在使用很短时间后，会产生局部的切屑现象，尤其是在轮廓的凸出部分。HPC铣削的高进给速度和大量刀具，加上轮廓凸出部分切削刃侧向支撑力的降低，超过了目前最先进的颗粒碳化物金属质量的刚性极限，会产生很大的机械载荷。图3铣削硬钢时HSC-HPC金属切削速度的比较。

选择平滑切削刃还是选择成形切削刃？

当使用硬质合金端铣刀时，上面讨论的成形刀具在金属切削中的优势在技术上永远无法用于HPC切削技术。如果硬质合金端铣刀的使用寿命过短，刀具成本将大大增加，这将严重质疑这种加工方法的经济性。接受加工力大的事实，将未成形硬质合金端铣刀的刀具设计成与加工材料范围相匹配的几何形状，似乎是一种适合HPC加工的思路。

强度达到68HRC的钢材的粗加工

加工强度值较高的钢材时，相应的切削刃上不应有过大的机械载荷。此外，当刀具与工件接合时，由于进给的影响，切削刃上会有切屑的风险。考虑到在使用具有几何形状的未成形硬质合金端铣刀时的这些现象，选择了最大负切削角=-10。使用传统的公差角度，允许大于90的大楔角，这将极大地平衡刀具的切削刃。

此外，槽的螺旋角设计得很大，可达=55，以此在“剥切”的理念下修正加工易碎硬质材料时的切割接合力。图4 HPC工具NX、HX和SX的应用范围在图3中，显示了该工具理论性能的潜在优势，是一个很好的例子。同时比较了加工硬度为54HRC的钢材时HPC刀具的性能和加工相同硬度等级材料时HSC铣削技术的性能。尽管存在更高的切削速度，并且在这种情况下，在HSC加工中每齿的进给速度更高，但是通过有效地增加切削量，金属的切削速度将增加10倍。

钢铁整体加工中的HPC概念

在切割槽的切割角/螺旋角的三种不同组合中，这种技术方法可以覆盖所有的钢材加工范围(图4)，其高性能的加工能力(=金属切割速度)可以转化为客户的直接利益(=降低生产成本)。