《(4.3.1)--4.1-4.2 高速切削加工技术基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(4.3.1)--4.1-4.2 高速切削加工技术基础.ppt（28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、专题四专题四 高速切削加工技术高速切削加工技术4.1高速切削加工技术基础高速切削加工技术基础4.2高速切削机床高速切削机床4.3高速切削加工实例高速切削加工实例 随着制造科学技术的发展，对切削加工提出了越来越高的要随着制造科学技术的发展，对切削加工提出了越来越高的要求，这些要求归纳起来有两点：求，这些要求归纳起来有两点：首先是要满足越来越高的首先是要满足越来越高的加工效率、加工精度和表面质量加工效率、加工精度和表面质量（表面粗糙度、加工硬化、残余应力、表面纹理等）要求；（表面粗糙度、加工硬化、残余应力、表面纹理等）要求；其次是其次是经济性和生态性要求经济性和生态性要求（即绿色生产要求）。（即绿
2、色生产要求）。4.14.1高速切削加工技术基础高速切削加工技术基础 刀具材料的发展与切削加工高速化的关系图刀具材料的发展与切削加工高速化的关系图切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1950 2000 年代碳素工具钢合金工具钢WC系硬质合金高速钢WC-TiC系硬质合金涂层硬质合金TiAlN涂层硬质合金DLC涂层硬质合金TiC-TiN金属陶瓷聚晶立方 氮化硼（PCBN）陶瓷聚晶金刚石（PCD）(1)高速加工刀具材料 高速加工技术：高速加工包括高速切削和高速磨削。采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材
3、料的去除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。高速切削（High-speed Cutting）：采用比常规速度高得多的切削速度进行加工的一种高效新工艺方法。以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的510倍。以主轴转速界定：高速加工的主轴转速800010000 r/min。高速加工的概念与特征高速加工的概念与特征4 5 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异（图高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异（图1 1）图1 高速与超高速切削速度范围 10 100 1000 10000切削速度V（m/min）塑料铝合金铜铸铁钢钛合金镍合金不同材料 高速加工切削速度范
4、围因不同的工件材料而异 车削(Turing)：700-7000 m/min 铣削(Milling)：300-6000 m/min 钻削(Drilling)：200-1100 m/min 磨削(Grinding)：50-300 m/s 镗削（Boring）：35-75m/min 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同铝合金(Aluminum Alloy)：1000-7000 m/min铜(Cu)：900-5000 m/min钢(Steel)：500-2000 m/min灰铸铁(Gray cast iron)：800-3000 m/min钛(Ti)：100-1000m/min高速加工切削速度
5、的范围高速加工切削速度的范围6 高效高效/高速切削加工技术高速切削加工技术干切削加工技术干切削加工技术硬切削加工技术硬切削加工技术精密和超精密切削加工技术精密和超精密切削加工技术微（细）切削加工技术微（细）切削加工技术复合切（磨）削加工技术复合切（磨）削加工技术先进智能切削加工技术先进智能切削加工技术 高速切削高速切削具有以下优越性：具有以下优越性：单位时间内的材料切除率高；单位时间内的材料切除率高；切削力降低，径向切削力小；切削力降低，径向切削力小；大量的切削热被切屑带走，工件保持冷态；大量的切削热被切屑带走，工件保持冷态；激振频率高，工作平稳，振动小。激振频率高，工作平稳，振动小。因因此此
6、，高高速速切切削削加加工工不不仅仅可可获获得得极极高高的的生生产产效效率率，而而且且可可以显著提高工件的加工精度和表面质量以显著提高工件的加工精度和表面质量。先进智能切削加工技术先进智能切削加工技术 干干切切削削是是指指在在加加工工过过程程中中不不用用冷冷却却润润滑滑液液的的一一种种加加工工工工艺艺，是是目目前前在在机机械械加加工工中中为为保保护护环环境境和和降降低低成成本本而而有有意意识识地地减减少少或或完完全全停停止止使用切削液的切削加工方法。使用切削液的切削加工方法。干切削干切削 干切削加工的空中客车铝合金结构件干切削加工的空中客车铝合金结构件 使用使用MQL后的切屑后的切屑先进智能切削
7、加工技术先进智能切削加工技术 硬硬切切削削加加工工是是指指对对硬硬度度大大于于HRC45HRC45的的材材料料直直接接进进行行切切削削。硬硬切切削削技技术术的的发发展展在在很很大大程程度度上上得得益益于于超超硬硬刀刀具具材材料料的的出现及发展。出现及发展。先进智能切削加工技术先进智能切削加工技术 精精密密和和超超精精密密切切削削加加工工技技术术是是一一门门集集机机械械、光光学学、电电子子、计计算算机机、测测量量和和材材料料科科学学等等先先进进技技术术于于一一体体的的综综合合性性技技术术。目目前前，超超精精密密加加工工技技术术通通常常是是指指被被加加工工零零件件的的尺尺寸寸精精度度低低于于0.1
8、0.1 m m，表表面面粗粗糙糙度度RaRa小小于于0.0250.025 m m的的加加工工技技术术。目目前前超超精精密密加加工工的的零零件件精精度度已已达达到到亚亚微米级，正在向纳米级工艺发展。微米级，正在向纳米级工艺发展。美国宇航局用的抛物面镜，最终形状误差美国宇航局用的抛物面镜，最终形状误差150nm先进智能切削加工技术先进智能切削加工技术 微微机机械械技技术术在在工工业业、农农业业、医医疗疗、军军事事等等领领域域的的应应用用日日益益广泛。广泛。由由切切削削加加工工衍衍生生的的微微细细切切削削加加工工方方法法有有：微微细细车车削削、微微细细铣削、微细钻削、微细磨削、微冲压等。铣削、微细钻
9、削、微细磨削、微冲压等。日本的微型机械制造厂日本的微型机械制造厂(重量约重量约34kg 34kg 体积体积625mm625mm490mm490mm380mm)380mm)先进先进智能智能切削加工技术切削加工技术 复复合合切切削削加加工工机机床床先进先进智能智能切削加工技术切削加工技术车削、钻削车削、钻削、铣削、铣削磨削磨削 为什么采用高速切削加工技术？为什么采用高速切削加工技术？降低制造成本降低制造成本 为什么采用高速切削加工技术？为什么采用高速切削加工技术？切切削削速速度度提提高高，刀刀具具温温度度降降低低。切切屑屑带带走走的的热热量量增增加加；传传给给工工件件的的热热量量减减少少；传给刀具
10、的热量变化不大。工件整体温升较低，工件的热变形相对较小传给刀具的热量变化不大。工件整体温升较低，工件的热变形相对较小 为什么采用高速切削加工技术？为什么采用高速切削加工技术？切切削削速速度度提提高高，切切削削力力减减少少30%30%以以上上，加加工工稳稳定定性性提提高，可加工薄壁件。高，可加工薄壁件。对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件的高精度高效加工，高速铣削是目前最零件的高精度高效加工，高速铣削是目前最有效的加工方法。有效的加工方法。奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢 普通切削普通切削 高速切削（高速切削（120m/min)高速切削（高速切削（160m/m
11、in)镍镍基基合合金金 普通切削普通切削高速切削的切屑形态高速切削的切屑形态:带状切屑转化为锯齿状切屑，最小表面粗糙度出现在切屑分离期。带状切屑转化为锯齿状切屑，最小表面粗糙度出现在切屑分离期。为什么采用高速切削加工技术？为什么采用高速切削加工技术？高速切削加工切屑形成特征高速切削加工切屑形成特征 高速切削技术的不利因素高速切削技术的不利因素旧的加工习惯必须抛弃；旧的加工习惯必须抛弃；更多的设备投资；更多的设备投资；更多的刀具成本；更多的刀具成本；必须格外加强操作人员的保护；必须格外加强操作人员的保护；培训较复杂。培训较复杂。4.2高速切削机床高速切削机床 HSM600U型数控五轴高速加工中心
12、型数控五轴高速加工中心生产厂家：瑞士生产厂家：瑞士Mikron(米克朗米克朗)主轴转速：最高主轴转速：最高42000 rpm 主轴功率：主轴功率：13 KW 进给速度：最高进给速度：最高40 m/min 定位精度：定位精度：0.008 mm 重复定位精度：重复定位精度：0.005mm高速切削对机床的要求高速切削对机床的要求 HSM400加工极高表面光洁度的硬钢加工极高表面光洁度的硬钢HRC62、铝、铜、塑料工件、铝、铜、塑料工件 HSM800 HSM600 高速切削对机床的要求高速切削对机床的要求高速机床一般都是数控机床和精密机床：高速机床一般都是数控机床和精密机床：主轴转速高、功率大主轴转速
13、高、功率大一般都大于一般都大于10000 10000 r/min,r/min,有的高达有的高达 60000-100000 60000-100000r/min,r/min,为常规机床的为常规机床的1010倍左右；主电机功率为倍左右；主电机功率为15-80 15-80 KwKw。进给量和快速行程速度高进给量和快速行程速度高高达高达60-100 60-100 m/min m/min 以上，为常规值的以上，为常规值的1010倍左右。倍左右。HSM 系列高速五轴联动小型立式加工中心系列高速五轴联动小型立式加工中心 高速切削对机床的要求高速切削对机床的要求高速机床一般都是数控机床和精密机床：高速机床一般都
14、是数控机床和精密机床：主轴和工作台（拖板）运动都要有极高的加速度主轴和工作台（拖板）运动都要有极高的加速度主轴从启动到达最高转速（或相反），只用主轴从启动到达最高转速（或相反），只用1-21-2秒的时间。秒的时间。工作台的加、减速度工作台的加、减速度1-61-6g g（g=9.81 m/s g=9.81 m/s2 2）。）。机床要有优良的静、动态特性和热态特性。机床要有优良的静、动态特性和热态特性。此外，还要有其他配合高速度的部件，如快速刀具交换、快速工件交换此外，还要有其他配合高速度的部件，如快速刀具交换、快速工件交换以及快速排屑等装置以及高速下的安全保护、监测措施等。以及快速排屑等装置以及
15、高速下的安全保护、监测措施等。高速切削刀具选择原则高速切削刀具选择原则1.1.选用专用的适合高速的可转位刀具选用专用的适合高速的可转位刀具2.2.选择结实、刚性好的刀具结构选择结实、刚性好的刀具结构3.3.选择大刀柄和锥柄选择大刀柄和锥柄4.4.尽可能选择短粗的刀具，避免过长悬伸尽可能选择短粗的刀具，避免过长悬伸5.5.采用平衡刀具和刀柄，至少应该给出刀具的平衡量参数采用平衡刀具和刀柄，至少应该给出刀具的平衡量参数6.6.刀体应该设计得有尽可能大的容屑量刀体应该设计得有尽可能大的容屑量7.7.刀具应该中心最好有孔，以便于吹气和冷却刀具应该中心最好有孔，以便于吹气和冷却 高速切削刀具选择原则高速
16、切削刀具选择原则8.8.必须要有高精度刀片座和可靠的固定必须要有高精度刀片座和可靠的固定9.9.可转位刀具的刀片应该有最大的刚性和耐磨损性能可转位刀具的刀片应该有最大的刚性和耐磨损性能10.10.强化刀刃联接，保证安全强化刀刃联接，保证安全11.11.尽可能选择短切刃减少振动尽可能选择短切刃减少振动12.12.选用耐用隔热涂层，如选用耐用隔热涂层，如(TiAlN)TiAlN)提高耐磨性提高耐磨性13.13.不要超过允许的最大切削速度不要超过允许的最大切削速度14.14.采用实体稳定的刀具主轴联结界面，避免发生振动采用实体稳定的刀具主轴联结界面，避免发生振动 本节内容：4.1高速切削加工技术基础 4.2高速切削机床下节内容：4.3高速切削加工实例 期 待 大 家 的 积 极 参 与！