高速切削机床.pdf

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1、高速切削机床1.1高速切削的概念
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1.1高速切削的概念高速与超高速切削技术就是通过采用高的切削速度，来缩短生产时间，提高生产率，降低生产成本，从而提高企业的整体竞争力的一种先进制造技术。1.1高速切削的概念
高速切削的理论最早是由一个德国的物理学家（Carl．J．Salomon）提出来的。1.1高速切削的概念Q=FcvcVc↑Q↑θ↑但Vc↑切屑流速↑↑θ↓Q散1.1高速切削的概念A区：常规的切削速度范围B区：切削加工的“死谷”C区：高切削速度范围1.1高速切削的概念高速切削速度==常规切削速度的5-10倍例如：铝合金的

2、切削速度范围1500-5500m/min;铸铁的切削速度范围750-4500m/min;普通钢的切削速度范围600-800m/min。1.1高速切削的概念高速切削速度==常规切削速度的5-10倍高速切削并非普通意义上的采用大的切削用量来提高生产效率的加工方式，而是用高转速、快进给、小背吃刀量和小进给量来切除余量从而完成零件加工过程的一种切削技术！1.1高速切削的概念高速切削过程的实现涉及到机床结构、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硬件和软件技术，因此，高速切削技术是

3、一个复杂的系统工程。1.4.1高速切削机床高速切削机床：一般有数控机床和精密机床。1.4.1高速切削机床普通机床的结构及其传动系统已不能适应高速切削的要求，高速切削机床必须进行全新设计。相对于普通机床，高速切削对机床提出了许多新的要求：1.4.1高速切削机床（1）机床结构要有优良的静、动态特性高速切削机床的结构应保证机床的承载能力、高刚性、热稳定性和抗振性。例如：高速切削铣床多采用龙门式立柱型对称结构，以提高机床的承载能力和刚性，增强机床的耐冲击性和抗震性，降低机床的固有振动频率，减少机床因热变形所造成的几何误差。1.4.1高速切削机床（2）主轴系统能够提供高转速、大功率、大扭矩高速切削不但要

4、求机床主轴转速高，而且要求传递的扭矩和功率也要大，并且在高速运转中还要保持良好的动态特性和热态特性。1.4.1高速切削机床传统的机床主轴系统通常采用的是皮带和齿轮传动的结构，其最高转速不超过15000r/min。1.4.1高速切削机床高速切削机床的主轴系统不能采用传统的结构，目前高速切削机床通常采用的是——内装式电主轴。1.4.1高速切削机床内装式电主轴内装式电主轴是高频主轴的简称，也叫直接传动主轴，它把机床主运动传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。内装式电主轴具有结构紧凑、机械效率高、可获得极高的回转速度和回转精度、噪声低、振动小等优点。1.4.1高速切削机床内装式电主轴电主轴的基

5、本结构1.4.1高速切削机床内装式电主轴电主轴的基本结构1.4.1高速切削机床内装式电主轴
电主轴的选用应根据加工零件的实际需要来决定，通过工件材料、刀具材料、工件的生产流程等来确定加工所需的最大转速和功率，以免造成浪费。
要注意的是：一般电主轴的极限转速越高，它的输出扭矩越小，不适于重负荷切削，对使用条件也有较多的限制，所以不要盲目追求高转速电主轴。
在选用时，一般可考虑以下因素：转速不低于8000r/min,满足长时间高速运转、精度高、刚性好、运转平稳、具有高效的冷却系统。1.4.1高速切削机床内装式电主轴
当前国内外生产电主轴的厂家多达几十家。
在国外的厂家中，以德国GMN公司和瑞士FI

6、SCHER最著名，产品性能和质量较高。
瑞士的STEP-TEC公司生产的铣床和加工中心用的主轴有多达20多个品种。
意大利的GAMFTOR和FAEMFIOR两家公司的电主轴的品种规格也比较多。
国内生产电主轴最著名的是洛阳轴承研究所，该所研究开发的加工中心、高速铣床车床用的电主轴，目前已经与国产高速切削机床厂家配套，投入使用。1.4.1高速切削机床（3）进给系统能够提供大进给量（快速行程速度）和高的加速度高速切削机床的进给速度必须与高速主轴相匹配。为了配合主轴10倍于常规的切削速度，机床的进给速度也应该相应提高10倍，由过去的6m／min提高到60m／min～100m／min，这样才能保持刀具

7、的每齿进给量基本不变。例如：有的高速进给的驱动器要求提供快进速度约40m/min,3D轮廓加工速度为10m/min。1.4.1高速切削机床（3）进给系统能够提供大进给量（快速行程速度）和高的加速度在切削加工过程中，机床进给系统的工作行程一般只有几十至几百毫米。在这样短的行程中要实现稳定的高速与超高速切削，除了进给速度要高外，进给系统还必须要有很大的加速度，这样才能缩短启动一变速一停车的过渡过程，从