《2022年超高速加工与超精密加工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年超高速加工与超精密加工技术.docx（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 超高速加工与超精密加工技术一、技术概述超高速加工技术是指采纳超硬材料的刃具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术；超高速加工的切削速度范畴因不同的工件材料、不同的切削方式而异；目前,一般认为,超高速切削各种材料的切速范畴为：铝合金已超过 1600m/min ,铸铁为 1500m/min ,超耐热镍合金达 300m/min ,钛合金达 1501000m/min,纤维增强塑料为 20009000m/min；各 种 切 削 工 艺 的 切 速 范 围 为 ： 车 削 7007000m/min, 铣 削 3
2、006000m/min, 钻 削2001100m/min,磨削 250m/s 以上等等；超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理讨论,超高速主轴单元制造技术,超高速进给单元制造技术,超高速加工用刀具与磨具制造技术,超高速加工在线自动检测与控制技术等；超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1 m,表面粗糙度Ra 小于 0.025 m,以及所用机床定位精度的辨论率和重复性高于 加工技术,且正在向纳米级加工技术进展；0.01 m的加工技术, 亦称之为亚微米级超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理讨论,超精密加工的设备制造技术讨论,超精密加工工具及刃磨技术讨论,超精密测量技术和误差补偿技
3、术讨论,超精密加工工作环境条件讨论；二、现状及国内外进展趋势1超高速加工工业发达国家对超高速加工的讨论起步早,家主要有德国、日本、美国、意大利等；水平高； 在此项技术中, 处于领先位置的国在超高速加工技术中,超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件,超高速切削磨削技术是现代超高速加工的工艺方法,而高速数控机床和加工中心就是实现超高速加工的关键设备；目前,刀具材料已从碳素钢和合金工具钢,经高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料,进展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD ）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN ）；切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的 12m/min 提高到 1200m/min 以上； 砂轮
4、材料过去主要是采纳刚玉系、 碳化硅系等, 美国 GE 公司 50 岁月第一在金刚石人工合成方面取得胜利,名师归纳总结 60 岁月又第一研制胜利CBN ；90 岁月陶瓷或树脂结合剂CBN 砂轮、金刚石砂轮线速度可第 1 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 达 125m/s ,有的可达150m/s ,而单层电镀CBN 砂轮可达250m/s ；因此有人认为,随着新刀具 （磨具） 材料的不断进展,每隔十年切削速度要提高一倍,显现不会太遥远了；亚音速乃至超声速加工的在超高速切削技术方面,1976 年美国的 Vought 公司研制了一台超高速 铣床 ,
5、最高转速达到了 20000rpm ；特殊引人注目的是,联邦德国 Darmstadt 工业高校生产工程与机床研究所（ PTW ）从 1978 年开头系统地进行超高速切削机理讨论,对各种金属和非金属材料进行高速切削试验,联邦德国组织了几十家企业并供应了 2000 多万马克支持该项讨论工作,自八十岁月中后期以来,商品化的超高速切削机床不断显现,超高速机床从单一的超高速铣床进展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种高速加工中心等；瑞士、英国、日本也相继推出自 己 的 超 高 速 机 床 ； 日 本 日 立 精 机 的 HG400III 型 加 工 中 心 主 轴 最 高 转 速 达3600040000r/m
6、in,工作台快速移动速度为 3640m/min ；采纳直线电机的美国 Ingersoll公司的 HVM800 型高速加工中心进给移动速度为 60m/min ；在高速和超高速磨削技术方面,人们开发了高速、超高速磨削、深切缓进给磨削、深切快进给磨削（即 HEDG ）、多片砂轮和多砂轮架磨削等很多高速高效率磨削,这些高速高效率磨削技术在近 20 年来得到长足的进展及应用；德国 Guehring Automation 公司 1983年制造出了当时世界第一台最具威力的 60kw 强力 CBN 砂轮磨床, Vs 达到 140160m/s；德国阿享工业高校、Bremen 高校在高效深磨的讨论方面取得了世界公
7、认的高水平成果,并积极在铝合金、钛合金、因康镍合金等难加工材料方面进行高效深磨的讨论；德国 Bosch公司应用 CBN 砂轮高速磨削加工 齿轮 齿形,采纳电镀 CBN 砂轮超高速磨削代替原须经滚齿 及 剃齿 加工 的工 艺,加 工 16MnCr5 材 料的 齿 轮 齿形 , Vs 155m/s , 其 Q 达 到811mm3/mm.s,德国 Kapp 公司应用高速深磨加工泵类零件深槽,工件材料为 100Cr6 轴承钢,采纳电镀 CBN 砂轮, Vs 达到 300m/s ,其 Q 140mm3/mm.s ,磨削加工中,可将淬火后的叶片泵转子 10 个一次装夹,一次磨出转子槽,磨削时工件进给速度为
8、 1.2m/min ,平均每个转子加工工时只需 10 秒钟, 槽宽精度可保证在 2 m,一个砂轮可加工 1300 个工件；目前日本工业有用磨削速度已达 200m/s ,美国 Conneticut 高校磨削讨论中心,1996年其无心外圆高速磨床上,最高砂轮磨削速度达 250m/s ；近年来, 我国在高速超高速加工的各关键领域如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、 陶瓷滚动轴承等方面也进行了较多的讨论,但总体水平同国外尚有较大差距,必需急起直追；2超精密加工名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 超精密加工技术在国际上处
9、于领先位置的国家有美国、英国和日本； 这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高,而且商品化的程度也特别高；美国是开展超精密加工技术讨论最早的国家,也是迄今处于世界领先位置的国家；早在50 岁月末,由于航天等尖端技术进展的需要,美国第一进展了金刚石刀具的超精亲密削技术,称为 “ SPDT技术 ”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术 ”（1 微英寸 0.025 m）,并进展了相应的空气轴承主轴的超精密机床；用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等；如美国LLL 试验室和 Y12 工厂在美国能源部支持下,于1983 年 7 月研制胜
10、利大型超精密金刚石车床DTM 3 型,该机床可加工最大零件.2100mm 、重量 4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜 （包括 X 光天体望远镜） 等；该机床的加工精度可达到外形误差为 28nm （半径） ,圆度和平面度为 12.5nm ,加工表面粗糙度为 Ra4.2nm ；该机床与该试验室 1984 年研制的LODTM 大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、超精密车床；精度最高的大型金刚石在超精密加工技术领域,英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程讨论所（简称 CUPE ）享有较高声誉, 它是当今世界上精密工程的讨论中心之一,是英国
11、超精密加工技术水平的特殊代表；如CUPE 生产的 Nanocentre （纳米 加工中心 ）既可进行超精密车削,又带有磨头,也可进行超精密磨削,加工工件的外形精度可达 0.1 m ,表面粗糙度Ra10nm ；日本对超精密加工技术的讨论相对于美、英来说起步较晚, 但是当今世界上超精密加工技术进展最快的国家；日本的讨论重点不同于美国,前者是以民品应用为主要对象,后者就是以进展国防尖端技术为主要目标；所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面,是更加先进和具有优势的,甚至超过了美国；我国的超精密加工技术在 70 岁月末期有了长足进步,80 岁月中期显现了具
12、有世界水平的超精密机床和部件；北京机床讨论所是国内进行超精密加工技术讨论的主要单位之一,研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等,如精度达 0.025 m的精密轴承、 JCS 027 超精密车床、 JCS 031 超精密 铣床 、JCS 035 超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动位移测微仪等,达到了国内领先、国际先进水平；航空航天工业部三零三所在超精密主轴、花岗岩坐标测量机等方面进行了深化讨论及产品生产；哈尔滨工业高校在金刚石超精亲密削、金刚石刀具晶体定向和刃磨、金刚石微粉砂轮电解在线修整技术等方面进行了卓有成效的讨论；
13、名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 清华高校在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及检测设备、微位移工作台、 超精密砂带磨削和研抛、 金刚石微粉砂轮超精密磨削、非圆截面超精亲密削等方面进行了深化讨论,并有相应产品问世； 此外中科院长春光学精密机械讨论所、华中理工高校、沈阳第一机床厂、成都工具讨论所、 国防科技高校等都进行了这一领域的讨论,成果显著；但总的来说,我国在超精密加工的效率、精度牢靠性,特殊是规格（大尺寸）和技术配套性方面与国外比,与生产实际要求比,仍有相当大的差距；超精密加工技术进展趋势是：向更高精度、更高效率方
14、向进展；向大型化、微型化方向进展； 向加工检测一体化方向进展；机床向多功能模块化方向进展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料；技术的关键十年；三、 “ 十五 ” 目标及主要讨论内容 1目标21 世纪初十年将是超精密加工技术达到和完成纳米加工超高速加工到2005 年基本实现工业应用,主轴最高转速达15000r/min ,进给速度达4060m/min ,砂轮磨削速度达100150m/s ；超精密加工基本实现亚微米级加工,加强纳米级加工技术应用讨论,达到国际九十岁月初期水平；2主要讨论内容（1）超高速切削、磨削机理讨论；对超高速切削和磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料和各种
15、刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工艺参 数优化等进行系统讨论；（2）超高速主轴单元制造技术讨论；主轴材料、结构、轴承的讨论与开发；主轴系统动态特性及热态性讨论；柔性主轴及其轴承的弹性支承技术讨论；主轴系统的润滑与冷却技术讨论；主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术讨论；主轴换刀技术讨论；（3）超高速进给单元制造技术讨论；高速位置芯片环的研制；精密沟通伺服系统及电 机的讨论； 系统惯量与伺服电机参数匹配关系的讨论；机械传动链静、动刚度讨论；加减速 掌握技术讨论；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等；（4）超高速加工用刀具磨具及材料讨论；讨论开发各种超高速加工（包括难加工材料）
16、用刀具磨具材料及制备技术,使刀具的切削速度达到国外工业发达国家 90 岁月末的水平,磨具的磨削速度达到 150m/s 以上；（5）超高速加工测试技术讨论；对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支名师归纳总结 承及帮助单元系统等功能部位和驱动掌握系统的监控技术,对超高速加工用刀具磨具的磨损第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 和破旧、 磨具的修整等状态以及超高速加工过程中工件加工精度、技术进行讨论；加工表面质量等在线监控（6）超精密加工的加工机理讨论；“进化加工 ”及“超越性加工 ”机理讨论；微观表面完整 性讨论；在超精密范畴内的
17、对各种材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工过程、现 象、性能以及工艺参数进行提示性讨论；（7）超精密加工设备制造技术讨论；纳米级超精密车床工程化讨论；超精密磨床讨论；关键基础件,如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等讨论；超精密机床总成制造技 术讨论；（8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技术讨论；金刚石刀具及刃磨技术、金刚石微粉砂 轮及其修整技术讨论；（9）精密测量技术及误差补偿技术讨论；纳米级基准与传递系统建立；纳米级测量仪 器讨论；空间误差补偿技术讨论；测量集成技术讨论；（10）超精密加工工作环境条件讨论；超精密测量、控温系统、消振技术讨论；超精密 净化设备,新型特种排屑装置及相关技术的讨论；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页