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时间:2018-08-02
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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
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