现代制造技术 教学课件 作者 牛同训 主编第2章 现代制造工艺技术.ppt

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1、现代制造技术2010年9月电子课件第二章现代制造工艺技术2.1超高速切削技术2.2高效磨削技术2.3精密和超精密加工技术2.4微细加工技术2.5快速制造技术2.1超高速切削技术2.1.1超高速切削技术的内涵德国人CarlSalmon博士于1931年4月提出了超高速切削技术，并作出了CarlSalmon曲线（图2－1）图2－1CarlSalmon曲线2.1.1超高速切削技术的内涵实践证明，切削速度提高10倍、进给速度提高20倍，远远超越传统的切削“禁区”（图2-1中的不可切削区）后，切削机理发生了根本的变化。其显著标志

2、是使被加工塑性金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某一阈值，开始趋向最佳切除条件，因而被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量等均明显优于传统切削速度下的指标，加工效率大大高于传统切削速度下的加工效率。结果是单位功率的金属切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的使用寿命提高了70%，留于工件的切削热量大幅度降低，切削振动几乎消失。切削加工发生了本质性的飞跃，一系列在常规切削加工中备受困扰的问题得到了解决。因此，超高速切削技术是21世纪切削加工领域的重大技术课题

3、之一，是切削加工领域新的里程碑。2.1.1超高速切削技术的内涵超高速切削中的“超高速”是一个相对概念，不能简单地用某一具体切削速度或主轴转速数值来定义。德国Darmstadt工业大学给出了7种常用材料的超高速切削加工的速度范围如表2-1。不同加工方法：车削：700～7000m/min；铣削：300～6000m/min；钻削：200～1100m/min；磨削：高于150m/s。2.1.2超高速切削技术的特点1.加工效率高切削速度：传统加工的10倍；进给速度：传统加工的5～10倍；材料切除率：提高3～6倍；加工时间：传统

4、加工的1/3.2.切削力小、刀具寿命长切削力至少下降30%；刀具寿命提高约70%。2.1.2超高速切削技术的特点3.热变形小加工过程迅速，切屑带走95%的热量，热变形小；因而适合加工易发生热变形的工件.4.加工精度高、表面质量好切削力和切削热的降低，使刀具和零件的变形减小，零件表面的残余应力下降，从而容易保证工件的尺寸精度和表面质量。5.加工过程稳定激振频率远远高于工艺系统固有频率，不会造成工艺系统振动；因而加工过程平稳。2.1.2超高速切削技术的特点6.能加工各种难加工材料例如航空和动力部门大量采用镍基合金和钛合金

5、，现在采用超高速切削，其切削速度为常规切削速度的10倍左右，不仅大幅度提高生产率，而且可有效地减少刀具磨损。7.加工成本低单位时间的金属切除率高、能耗低、零件加工时间短，从而有效地提高了能源和设备利用率，降低了生产成本。2.1.3超高速切削技术的应用1.汽车领域Ford汽车公司采用HVM800型卧式加工中心组成的柔性生产线加工汽车发动机零件，其生产率与组合机床自动线相当，但建线投入减少了40%，生产准备时间也少得多。2.模具领域可以实现淬火硬度达到60HRC（某些情况下可达70HRC）的淬硬模具的切削加工，加工时间仅

6、为电加工的25%左右，加工费用可节省50%以上。2.1.3超高速切削技术的应用3.航空、航天领域采用高速切削后，切削速度达到了100～1000m/min，不仅大幅度提高生产率，还能有效减少刀具磨损，提高工件表面的加工质量。因此，飞机制造业是最早采用高速铣削的行业。图2－2所示为采用“整体制造法”制造的铝制螺旋片；壁厚最薄处只有0.05mm，壁高20mm。采用超高速切削技术后，在保证质量的基础上，加工效率还会大大提高。2.1.3超高速切削技术的应用图2－2铝制螺旋片尺寸：80×80×402.1.4超高速切削加工的关键技

7、术1.超高速切削机床基本要求见表2－3.VCP/UCP600/800主轴转速：12000/20000/42000转/分工作行程：X轴：600/530mmY轴:450mmZ轴:450mm快移速度：22米/分工作进给：15米/分刀库容量：30把VCP/UCP710主轴转速：12000/20000/42000转/分工作行程：X轴：710mmY轴:550mmZ轴:500mm快移速度：30米/分工作进给：20米/分刀库容量：30把VCP/UCP1000/1350主轴转速：12000/15000/24000转/分工作行程：X轴：

8、1000/800mmY轴:1000mmZ轴:875mm快移速度：30米/分工作进给：20米/分刀库容量：30/46/60/92把几种常见（超）高速加工中心的技术数据：2.1.4超高速切削加工的关键技术1.超高速切削机床主要技术包括以下几个方面：1）超高速主轴单元电机和机床主轴合二为一，构成了所谓的“电主轴单元”；采用高速精密轴承，主要有陶瓷轴承