第1章 高速加工概述

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1、说明：绿色内容为后加入的，尚未加入到课件PPT中。第1章绪论（高速加工概述）1.1高速加工的定义1.2高速加工的特点1.3高速加工的应用1.4高速加工的关键技术-----------------------------------------------------------------------------------------1.1高速加工的定义1.1.1高速加工的提出和发展高速加工技术是近十几年才迅速发展的一项先进制造技术，但它的理论研究可追溯到20世纪20年代末。德国切削物理学家皮尔。萨洛蒙(Dr.Carlsalomon)博士于1929年进行了超高速切削实验

2、，获得一些实验曲线，现在常被称为“salomon曲线”(如图1-4)。1931年4月发表了著名的超高速切削理论。Saiomon指出:在常规的切削速度范围内(见图1-5中A区)，切削温度随着切削速度的增大而提高，但当切削速度增大到某一数值Vs以后，切削速度再增大，切削温度反而降低(如图1-5)，且该切削速度值Vs与工件材料的种类有关。对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内(见图1-5中B区)，由于切削温度太高，刀具材料无法承受，切削加工就不可能进行，这个范围常被称为“死谷(Deadvalley)”。Salomon是用圆锯片来做实验研究的，这主要是因为当时还没有

3、高速旋转的电机，因而只能通过加大圆锯片的直径来得到较高的切削速度图1-4Salomon曲线图1-5Salomon曲线示意图虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想激起了人们研究高速切削的热情，推动了高速切削的研究；他给后来的研究者一个非常重要的启示，即如果能越过这个“死谷”.而在高速区(见图1-5中C区)工作，那么就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，从而大幅度地减少切削工时，大大提高机床的生产效率，而且还将给切削带来一系列的优良特性。这个高速区被萨洛蒙博士预言为“希望之地”)，在那里材料的某些切削机理将发生某种变化。高速加工技术是一项

4、先进的制造工艺，并具有广阔的应用前景。但是，就像其它许多技术革新一样，经过相当长的时间，高速加工基础理论才用于生产。这一过程长达60年，一方面是因为工艺界对这一技术采取了谨慎的态度，另一方面是因为当时的生产设备不适合用来进行高速加工。PPT内容：Ø1931年德国切削物理学家C.J.Salomom在“高速切削原理”一文中提出高速加工，给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。ØSalomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。美

5、国、日本等国家也相继开展了有关研究。美国于19508年后开始进行超高速切削试验。那时不可能达到高转速加工，就采用了弹射实验方法。试验将刀具装在加农炮里，从滑台上射向工件；或将工件当作子弹射向固定的刀具。根据实验建立了有关特殊切削压力和动态切削力的公式，并有史以来第一次科学的证实了在低速切削区，切削力随切削速度的提高而增大，但当切削速度大到一定程度后，切削力会急剧下降。此外，研究表明，随着切削速度的提高，切屑渐渐变得不连续。弹射实验中发现：材料超出了塑性特性区，切屑由于脆性断裂而成形。20世纪60年代早期，美国大量的研究表明，只要解决切削过程中严重的刀具磨损和机床振动，生产

6、效率会大大提高，生产成本也会显著降低。在一项研究中还发现，切削铝时切削速度超过6500m/min很有研究价值。在日本，大部分研究集中在切屑变形理论和变形机理。到80年代早期，高速主轴用于加工中心之后，高速加工的理论不仅得到进一步发展，而且也能用于实际生产中。1977年美国在一台带有高频电主轴的加工中心上进行了高速切削试验，其主轴转速在180～18000r/min范围内无级变速，工作台的最大进给速度为7.6m/min。1979年美国防卫技术研究总署（DARPA）发起了一项“先进加工研究计划”，研究切削速度比塑性波还要快的超高速切削，为快速切除金属材料提供科学依据。在德国，1

7、984年国家研究技术部组织了以Darmstadt工业大学的生产工程与机床研究所PTW为首，包括41家公司参加的两项联合研究计划，全面而系统地研究了超高速切削刀具、控制系统以及相关的工艺技术，分别对各种工件材料（钢、铸铁、特殊合金、铝合金、铝镶铸造合金、铜合金和纤维增强塑料等）的超高速切削性能进行了深入的研究与试验，取得了切削热的绝大部分被切屑带走国际公认的高水平研究成果，并在德国工厂广泛应用，获得了好的经济效益。日本于20世纪60年代就着手超高速切削机理的研究。日本学者发现在超高速切削时，工件基本保持冷态，其切屑要比常规切屑热