高速切削关键技术.pdf

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1、高速切削关键技术论述了高速切削的高速主轴单元、高速进给系统、高速cNc控制系统、高性能刀具系统、机床支撑技术、辅助单元技术以及高速切削加工理论等高速切削的关键技术的现状与最新进展。一西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室李长河■青岛理工大学机械工程学院侯亚丽高速切削是集高效、优质、低具技术、高速加工工艺技术以及高目前，多数高速机床主轴采用内耗于一身的先进制造技术．其切削速加工测试技术等，其中高速机床装式电机主轴，简称“电主轴”。电主速度、进给加速度相对于传统的切是实现高速加工的前提和基础条轴采用无外壳电机．将带有冷却套削加工成倍提高．

2、效率提高3-5倍件。的电机定子装配在主轴单元的壳体以上，可直接加工淬火钢模具，实内．转子和机床主轴的旋转部件做1高速主轴单元现了模具加工“一次过”的革命性进成一体，主轴的变速完全通过交流步。高速加工是制造科学的前沿。高速主轴部件是高速机床最为关变频控制实现，将变频电机和机床高速切削时工件材料将处于超常键的部件之一，同时高速主轴单元主轴合二为一。电主轴系统主要包应变速率状态．在瞬间发生剧变，的设计是实现高速加工的关键技术括高速主轴轴承、无外壳主轴电机完全突破了传统切削理论和现有切之一。高速主轴在离心力作用下产及其控制模块、润滑冷却系统、主削

3、加工的概念，高速切削机理发生生振动和变形，高速运转时产生的轴刀柄接口等。了根本性的变化。与传统切削加工摩擦热和大功率内装电机产生的热目前国外高速机床主轴系统一相比，高速切削加工使切削力下降会引起温升和热变形，将直接影响般选用的轴承有陶瓷球轴承静压30％，切削热的90％被切屑带走，机床最终的加工性能，因此必须对轴承、动静压轴承、气浮轴承、磁高速避开了机床的低频共振区使其进行严格控制。高速主轴单元的悬浮轴承。其中陶瓷球轴承的寿命机床的效率、精度和柔性得到高度类型主要有电主轴、气动主轴、水最多也只有数千小时这是高速切统一，代表了机床工业发展的方

4、动主轴。不同类型的主轴输出功率削技术应用的一大制约。国产陶瓷向。在工业发达国家，高速加工已相差较大。高速主轴要在极短的时球轴承的转速仅达到2O000r／m．nl在航空航天、汽车、高速机车和模间内完成升降速，并在指定的位置且只能承受轻负载。磁悬浮轴承支具等行业广泛应用，成为切削加工快速准停，这要求主轴具有很高的承的电主轴可以在5000-80000的发展趋势。高速机床和高速刀具角加速度。主轴的驱动如果通过皮r，min的转速下运行上万小时．但其逐步投入市场，高速切削加工技术带等中间环节不仅会在高速状态主轴的支撑刚度较低，难以应用于得以在德、美、

5、日等工业发达国家打滑、产生振动和噪声而且增加铣削加工。液体动静压轴承则拥有进入工业应用阶段并迅速发展，取了转动惯量，机床主轴快速准停非动压轴承和静压轴承的优点，刚度得重大经济和社会效益。常困难。高速加工机床主轴系统在和精度高，其理论寿命为无限长，高速切削机床是实现先进切削工结构上几乎都是采用交流伺服电机有较大的应用潜力．但目前设计预艺、获得高效加工效益的载体，也直接驱动的集成结构形式。集成化计的模型多是基于层流、不可压缩是进行高速切削试验研究的平台。主轴有两种形式，一种是通过联轴流体等粘度假设，有很大的局限高速切削的关键技术有高速切削机器

6、把电机与主轴直接联接，另一种性。高速主轴润滑轴承中流体的内理、高速加工技术高速加工用刀是把电机转子和主轴做成一体。摩擦功耗使温度上升。采用低粘度2009年第10期汽车T艺与材料AT&MI45介质如水润滑，使温升有所改善．度可以达到1g，进给速度可以达到速进给系统与采用直线电机驱动的但其高速剪切下的热特性、水的腐40-60m／min，定位精度可以达到进给系统相比，可以大幅度降低成蚀作用及高速紊流下气泡的产生对20-25um。相对于采用直线电机本。日本精工已经研制出进给速度轴承稳定性的影响等问题有待深入驱动的进给系统，采用旋转电机带高达100

7、m，min的滚珠丝杠。采取的解决．才能形成设计制造技术。动滚珠丝杠的进给方案．因为受工改进措施主要有采用16-32mm在高速主轴单元中，机床既要完作台的惯性以及滚珠丝杠副结构限大导程．提高滚珠循环部分零件成粗加工．又要完成精加工．因此制，能够实现的进给速度和加速度质量．采用多头螺纹以增加有效圈对主轴单元提出了较高的静刚度和比较小。数改进滚道形状等。从而．实现工作精度要求。高速机床主轴单元对于采用滚珠丝杠副的传动系了进给系统的高速、高刚度以及高的动态性能在很大程度上决定了机统，为了提高进给加速度，可以采承载能力。床的加工质量和切削能力。取以

8、下措施。c2)直线电机进给驱动系统a．加大滚珠丝杠直径以提高其刚直线电机驱动实现了无接触直接2高速进给系统度，且丝杠内部做成空心结构，这驱动，避免了滚珠丝杠、齿轮和齿高速机床必须同时具有高速主