高速切削切屑形态及切削力研究-开题报告

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1、开题报告书项目名称：高速切削切屑形成机理及与切削力的关系的研究开题者：黄捷所在单位：华南理工大学机械工程学院18研究内容和意义摘要在高速切削加工过程中，切削速度、切削深度和进给量的不同都会造成切屑的形态有所不同。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。根据机加工实践所知，在不同的情况下，包括工件材料不同、刀具类型不同、刀具特性不同、机床特性不同、转速不同、进给量不同、切削深度不同等等，都会造成切屑形态的不同。为了考察切屑形态与主轴转速之间的关系，本实验设定工

2、件材料，刀具型号，刀具特性，机床特性等都设为定量，变量只有切削速度v，进给量f和切削深度ap三个，主要真对切削速度进行实验。在不同的进给量和切削深度下分析对比切屑速度对切屑形态的影响。本课题对①相同切削深度和相同进给量，②相同切削深度和不同进给量，③相同进给量和不同切削深度,三种情况下，对切削力、切削温度和切屑形态随切削速度变化的规律作了不同的研究探讨，为以后的理论研究和生产实践提供参考。对以后高速切削中对切削速度、切屑深度和进给量以及车床和刀具的选择具有很好的指导意义。18主题词高速切削切屑形态切削速度18二、立论依据1、研究意义高速切削加工的理念从20世纪30年代提出以来，经

3、历50多年的理论与实验研究和探索以及刀具和机床技术的研究和发展，直至近20年来，随着材料、信息、微电子、计算机等现代化科学技术的迅速发展，大功率高速主轴单元、高性能伺服控制系统和超硬耐磨和耐热刀具材料等关键技术的解决和进步，进入20世纪90年代以来，成批的高速切削加工机床和各种新型高速切削刀具等投入市场，从而使得高速切削加工技术在德、美、日等工业发达国家从理论与实验研究进入工业应用阶段并且迅速发展，取得了重大的经济和社会效益。高速切削加工技术最突出的有点是高的生产效率和加工精确度与表面质量，并降低生产成本。高速切削加工技术包括未淬硬材料的高速软切削、高速硬切削、高速干切削和高进给

4、速度切削加工等。它是先进制造技术的一项全新的共性基础技术，是切削加工技术的发展方向，具有广阔的前景。本课题为以后的理论研究和生产实践提供参考。对以后高速切削中对切削速度、切屑深度和进给量以及车床和刀具的选择具有很好的指导意义。1·1高速切削的定义高速切削（High Speed Cutting-HSC）概念起源于德国切削物理学家Carl Salomn的著名切削实验及其物理引伸。他认为一定的工作材料对应有一个临界切削速度，其切削温度最高。   在常规切削范围内（见图1A区）切削温度Tv随着切削速度Vc的增大而提高，当切削速度到达临界切削速度后，切削速度再增大，切削温度反而下降（见图

5、1C18区），所以越过B区，在高速区C区进行切削，则可用现有的刀具进行高速切削，从而大大地减少切削工时，成倍提高机床的生产率，同时提高加工质量管理，并可用于切削各种硬、韧性、难加工材料的工件。有关高速切削的含义，目前尚无统一的认识，迄今有三种观点：①切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的5～10倍；②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；③进给速度很高，通常达15～50m/min。图2所示为德国Schulz教授于1992年在CIRP上提出的高速切削(HSM)及其涵盖的范围。图中所示的过渡区(Transition)即为通常所谓的高速

6、切削范围，这也是汽车制造相关技术人员所期待的或者可望实现的切削速度。HSM也可视为超高速切削范围。图2不同材料的高速切削加工速度范围1·2高速切削加工的目标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在于：①提高生产效率；②提高加工精度；③降低切削阻力。但随之也出现了值得注意的事项：①机床的耐用度降低；②工具寿命缩短；③排屑性能下降。解决上述问题是进一步发挥高速高效率加工的重要攻关课题。1·3高速切削的适用领域(1)高效柔性生产线图3所示为日产

7、汽车公司高效率柔性生产线的设计方案，它具有如下特点：18①小型化；②柔性突出；③易于转变加工内容；④多列化。这是一种全新设计的FTL(FlexibleTransforLine)生产线。图4为利用该生产线加工发动机汽缸盖等箱体工件的实例。图3日产汽车公司高性能柔性生产线的设计方案图4FTL生产线加工实例(2)模具加工为了尽快适应市场的需要，产品的轧制模具和树脂防冲挡的成形模具等均必须缩短制作周期和降低生产成本。模具的制作应比零部件的生产先走一步，因此，必须下大力推进模具生产高速化的