金属切削加工及装备 教学配套课件 吴拓 第五章 Sect.6.pdfVIP

金属切削加工及装备——第五章 第六节 第六节 超高速切 超高速切 削与超精 削与超精 密切削简 密切削简 介 介 一、超高速切削 超高速加工技术是指采用比常规切 削速度高很多的高生产率先进切削 方法。 超高速加工的切削速度范围取决于 工件材料、加工方法。 就加工材料而言是： 切削铜、铝及其合金为3000m/min 切削钢和铸铁为1000m/min 切削高合金钢、镍基耐热合金为 300m/min 切削钛合金为200m/min 切削纤维增强塑料为2000~9000m/min 就加工方法而言： 车削700~7000m/min 铣削300~6000m/min 钻削200~1100m/min 磨削80~160m/s 超高速切削的特点 切削力小 切削变形小 切削温度低 加工精度高 刀具耐用度相对有所提高 加工效率高 加工能耗低 超高速切削的关键技术 超高速切削刀具：要求强度高、耐热性能 好。常用的刀具材料有：添加TaC、NbC 的 含TiC高的硬质合金、涂层硬质合金、金属 陶瓷、立方氮化硼（CBN ）或聚晶金刚石 （PCD ）刀具。 超高速主轴采用电磁主轴；轴承可采用高速 陶瓷滚动轴承或磁浮轴承；进给机构则采用 快速反应的数控伺服系统。 机床还必须配备超高速加工在线自动检测装 置、高效的切屑处理装置、高压冷却喷射系 统和安全防护装置。 二、超精密切削 1．超精密切削的基本概念 一般加工 指加工精度在10µm左右（IT5~IT7 ）、 表面粗糙度为Ra0.2µm~0.8µm的加工方 法，如车、铣、刨、磨、电解加工等。 适用于汽车制造、拖拉机制造、模具制 造和机床制造等 精密加工 指加工精度在10µm ~0.1µm （IT5或 IT5 以上）、Ra0.1µm的加工方 法，如金刚石车削、高精密磨削、 研磨、珩磨、冷压加工等 超精密加工 指加工精度在0.1µm ~0.01µm、Ra 为0.01µm的加工方法，如金刚石 精密切削、超精密磨料加工、电子 束加工、离子束加工等 超精密切削 超精密切削是指在超精密机床上使用 金刚石刀具或超硬材料如立方氮化硼 一类刀具进行切削，以获得超高精度 加工表面的加工方法。其加工精度为 0.1~0.01 μm，表面粗糙度值为 Ra0.001 μm 。 超精密加工按加工方式不同可以分为 切削加工、磨料加工、特种加工和复 合加工四类。 2 ．超精密切削的难点 精度难以控制 工艺系统的刚度和热变形对加工精度 有很大影响 去除层越薄，被加工表面所受的切应 力越大，材料就越不易被去除 3 ．实现超精密切削的条件 超精密切削是一门多学科交叉的综合性高新 技术，已从单纯的技术方法发展成精密加工 系统工程。该系统主要包括以下几个方面： 超精密切削的机理与工艺方法； 超精密切削工艺装备； 超精密切削工具； 超精密切削中的工件材料； 精密测量及误差补偿技术； 超精密切削加工的工作环境、条件等。 超精密切削机床必须具有很高的精度、 很高的刚度、很高的稳定性、很高的自 动化程度。必须采用低速进给和超微量 进给机构，采用滚动导轨的微动工作 台、利用弹性变形的进给刀架、利用电 致伸缩或磁致伸缩的微位移机构等。 超精密切削必须排除一切干扰，通常采 用液体静压轴承、液体静压导轨、空气 静压导轨等。 还要有相应的高净化的工作环境。 （1）加工环境 恒温：温度增加l ℃时，100mm长的钢 件就可能会产生1µm的伸长，精密加 工和超精密加工的加工精度一般都是 微米级、亚微米级或更高。因此，为 了保证加工区极高的热稳定性，精密 加工和超精密加工必须在严密的多层 恒温条件下进行 防振：机床振动对精密加工和超精密