机械制造基础论文

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1、<<机械制造基础>>－－课程论文论文名称：高速切削的关键技术学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生：王正学号：20122266指导老师：刘英摘要：机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。近年来，高速切削技术蓬勃发展，已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。在数控机床出现以前，用于工件上下料、测量、换刀和调整机床等的辅助时间超过工件加工总工时的70%；以数控机床为基础的柔性制造技术的发展和应用，大大降低了工件加工的辅助时间，切削所占时间比例越来越大。因此，实现高速切削成为提高机床生产效

2、率的重要技术手段之一。目前，高速切削技术在航空航天、模具生产和汽车制造等行业已经获得广泛应用，并产生了巨大的经济效益。我国是机床消费大国，已经超过德国，成为世界第一大机床市场。高速切削作为一种新的切削加工理念，对其深入研究具有重要意义。本文作者着重研究了高速切削的关键技术——机床技术、刀具技术和工艺技术及其应用。1．高速切削技术概述　　1.1高速切削的概念　　高速切削（HighSpeedCutting）是一个相对概念，迄今尚未有一个确切的界定。高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5倍～10倍的切削加工，有时也称为超高速切削（

3、Ultra2highSpeedCutting）。也有将主轴转速达到10000r/min～60000r/min，快速进给速度40m/min以上，平均进给速度10m/min以上，加速度大于1g的切削加工定义为高速切削。对于不同的工件材料和加工工艺，高速切削速度（切削加工的线速度，单位m/min）范围也不同。按工件材料划分，当切削速度对钢材达到380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，被认为是合适的高速切削速度范围；按加工工艺划分，高速切削速度范

4、围为：车削700m/min～7000m/min，铣削300m/min～6000m/min，钻削200m/min～1100m/min，磨削5000m/min～10000m/min。　　高速切削概念是德国切削物理学家萨洛蒙（CarlSalomon）于1931年提出的，现在人们常用“萨洛蒙曲线”来表示。他认为，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，一定的工件材料对应有一个临界切削速度，此处切削温度最高，但当切削速度超过临界值后，切削温度不但不升反而下降。对于每一种工件材料，都存在一个速度范围，在该范围内，由于切削温度太

5、高，刀具材料无法承受，切削加工不能进行，这个范围称之为“死谷”。如果切削速度能越过“死谷”，在高速区工作，则有可能用现有的刀具进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而大大减少切削工时，大幅度提高机床生产效率。　　1.2高速切削技术的特点　　高速切削速度较之常规切削速度几乎高出1个数量级，其切削机制异于常规切削。由于切削机制的改变，使得高速切削技术具有如下特点。　　1.2.1切削力小　　由于切削速度高，切屑流出速度加快，切屑流出阻力减少，切削变形减小，从而使切削力比常规切削降低30%以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切

6、削力大幅度减少，特别适合于加工薄壁类刚性差的工件，如飞机上的机翼壁板等。　　1.2.2工件热变形小　　在高速切削时，90%以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，工件积累热量少，工件温升不会超过3℃，基本保持冷态，不会由于温升导致热变形，特别适合于加工细长易热变的工件。　　1.2.3材料切除率高　　随切削速度的提高，进给速度也相应提高5倍～10倍，单位时间内的材料切除率可达常规切削的3倍～6倍，适用于材料切除率要求大的场合，在航空航天、汽车和模具制造等领域，高速切削技术已成为加工整体构件最理想的制造技术。在2001年德国

7、汉诺威举办的欧洲机床展览会（EMO）上展出的荷兰Unisign公司制造的Unipro25型五轴立式加工中心（X行程1000mm、Y行程800mm），电主轴功率100kW，最高转速25000r/min，最大扭矩90N•m，其铣削铝合金的材料切除率已达8000cm3/min～10000cm3/min。1.2.4工艺系统振动小，可实现高精度、低粗糙度加工在高速切削时，机床的激振频率很高，远远超出了“机床—刀具—工件”工艺系统的固有频率范围（50Hz～300Hz），使得加工过程平稳，振动小，可实现高精度、低粗糙度加工。高速切削加工获得的表

8、面质量常可达磨削水平，因此常可省去铣削后的精加工工序。例如，瑞士DIXI机械公司生产的DHP50高精度卧式加工中心，工作台500mm×500mm，双托盘，行程为700mm×700mm×700mm，主轴转速为12000r/min，功率为25kW，刀库