【精品】先进制造工艺--高速切削技术.doc

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1、第三讲1.高速切削技术高速切削的产生背景和发展史高速切削（HSM或HSC）通常指高主轴转速和高进给速度下的立铳，它是20世纪90年代迅速走向实际应用的先进加工技术，在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工、以及精密零件加工等得到广泛的应用°髙速铳削技术既可用于铝合金、铜等易切削金属，也可用于淬火钢、钛合金、高温合金等难加工材料，以及碳纤维槊•料等非金属材料。例如，在铝合金等飞机零件加工中，曲面多口结构复杂，材料去除景达高达90%〜95%,采用高速铳削可大大提高生产效率和加工精度；在模具加工中，高速铳削可加工淬火硬度大于H

2、RC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铳削达到冬件尺寸、形状和表面粗糙度要求。高速切削概念始于1931年徳国所罗门博士的研究成果:'‘当以适当高的切削速度（约为帘规速度的5〜10倍）加工时，切削刃上的温度会降低，因此有可能通过高速切削提高加工生产率”。60多年来，人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术，但直到20111：纪90年代该技术才逐渐在工业实际中推广应用。高速切削最早在飞机制造业和模具制造1受到很大的重视。为使飞机的零部件满足很高的可靠性要求，大部分重要零件都是在整块铝合

3、金坯件卜铳削而成，既可减少焊缝，又可提高零件的强度和抗振性。但常规铳削效率很低，从而导致了高的生产成本和长的交货时间。高速切削是克服这方而问题的嚴好解决方案。汽车工业中，模具制造是产品更新换代的关键。新车型定型后，模具制造周期的长短直接影响到产品的上市吋间，也关系到市场竞争的成败。所以在80年代美国、欧洲和日本的政府都出耳资推动高速切削在模具制造中的应用研究，90年代初高速切削已进入工业化应用。2500OU—19931994199519961997年份(WU1■日二姿S豆5201SI0399O15份199年799I1200

4、010000800060001995年份400001997图16自速切削在生产应用中的发展历程0.0219931994199519961997年份12008063•It>••图17采用咼速切削后产品质量捉咼的历程“一•硬质合金切钢b—硬质合金切铸铁C—CBN切铸铁图16是徳国宝马公司（BMW）采用高速切削的丿力程。从图中可看到要成功地进行高速切削，还必须充分了解工件材料的特性并选择与此相适应的刀具材料，対不同的丁•件材料必须选用合理的切削用量。图17是宝马公司在推广高速切削过程中取得的技术进步。在经历了近三年的实践探索后，

5、工件表而粗糙度比采用高速切削前降低了四倍，工件的尺寸公差也减到了原来的l/3o高速切削是一个复杂的技术，除需高速主轴外,还有许多因素ft接影响高速切削的功效,诸如：机床的性能、数控系统的水平、刀具和英他辅助设备等。每当这些制约因素之一有所突破时，高速切削技术就会有所进步。高速铳削的特点1.高速铳削的i般特征高速铳削般釆用高的铳削速度，适当的进给彊，小的径向和轴向铳削深度，铳削时,大量的铳削热被切屑带走，因此，工件的表而温度较低。随着铳削速度的提高，铳削力略有下降，表面质杲提高，加工生产率随之增加。但在高速加工范碉内，随铳削

6、速度的提高会加剧刀具的磨损。山于主轴转速很高,切削液难以注入加工区,通常采用油雾冷却或水雾冷却。图6-2所示为铳削速度对加工性能的影响。1.高速铳削的优点山于高速铳削的特性，高速铳削工艺相对常规加工具有以下一些优点：1）提高生产率铳削速度和进给速度的提髙，可提裔材料去除率。同时，高速铳削可加工淬硬零件，许多零件一次装夹可完成粗、半精和精加工等全部工序，对复杂型面加工也可克接达到零件表而质量要求，因此，高速铳削工艺往往可省去电加工、手工打磨等工序，缩短工艺路线，进而大大提高加工生产率。2）改善工件的加工精度和表而质最高速铳床

7、必须具备高刚性和高精度等性能，同时山于铳削力低，工件热变形减少，高速铳削的加工精度很高。铳削深度较小，而进给较快，加工表面粗糙度很小，铳削铝合金时可达AhO.4〜0.6,铳削钢件时可达ifeO.2〜0.4。3）实现整体结构零件加工高速切削可使飞机大量釆用整休结构零件，明显减轻部件重量，提高零件可靠性、减少装配工时。4）有利于使用直径较小的刀具高速铳削较小的铳削力适合使用小直径的刀具，可减少刀具规格，降低刀具费用。5）有利于加工薄舉•零件和高强度、高硬度脆性材料高速铳削的铳削力小，有较高的稳定性，可窩质量地加工出薄琏零件，采

8、用高速铳削可加工出壁厚0.2nim,壁高20mm的薄壁零件。高强度和高硬度材料的加工也是高速铳削的一大特点，目前，高速铳削已可加工硬度达HRC60的零件，因此，高速铳削允许在热处理以后再进行切削加工，使模具制造工艺大大简化。6）可部分替代其他某些工艺，如电加工、磨削加工等山于加工质量高，可进行硕切削，在