第二章 第八节-高速切削及刀具.pptVIP

第二章 金属切削原理与刀具 内容提要 刀具的结构 刀具材料 金属切削过程及物理现象 切削力与切削功率 切削热和切削温度 刀具磨损与刀具寿命 切削用量的选择及工件材料加工性 高速切削及刀具 第八节 高速切削及刀具 刀具的结构 刀具材料 金属切削过程及物理现象 切削力与切削功率 切削热和切削温度 刀具磨损与刀具寿命 切削用量的选择及工件材料加工性 高速切削及刀具 第八节 高速切削及刀具 高速切削技术的概念 ； 高速切削的发展史； 高速切削的优点； 高速切削的应用； 高速切削的“软硬件”要求； 高速切削的概念与特点 高速切削技术的概念 第八节 高速切削及刀具 高速切削的发展史 第八节 高速切削及刀具 第八节 高速切削及刀具 根据机床主轴转速等划分 第八节 高速切削及刀具 高速切削的优点: 2、切削力可降低30%以上。 特别有利于提高薄壁细筋件等刚性差零件的高速精密加工 3. 减少切削热对机床和刀具的影响 90%以上的切削热来不及传给工件被切屑带走，工件基本上保持冷态，适合加工容易热变形的零件。 4 机床的激振频率特别高 远离“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围，能加工精密、非常光洁的零件。 5 可以加工难加工材料 例如镍基合金和钛合金，100-1000 m/min,为常规切速的10倍左右。可有效地减少刀具磨损，提高零件加工的表面质量。 6 高速硬切削 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速加工的问题和难点 高速切削的“软硬件” 第八节 高速切削及刀具 加工中心电主轴结构 高速机床的进给系统 一、高速机床对进给系统的要求 (1) 高速度。由于高速机床的主轴转速比常规机床要高得多，为了保证高速和减少空程时间，要求进给系统必须提供足够高的进给速度。目前，高速机床对进给速度的基本要求为60 m/min 以上，特殊情况可达120 m/min，甚至更高。 (2) 高加速度。由于大多数高速机床加工零件的工作行程范围只有几十毫米到几百毫米，提供极大的加速度来保证在瞬间（极短的行程内）达到高速和在高速行程中瞬间准停。目前高速机床要求进给加速度为1～2 g，某些超高速机床要求加速度达到2～10g。 高速机床的进给系统 适用于高速机床的新型进给系统 (1) 采用新设计、新工艺、新材料等对传统的滚珠丝杠副进行创新改进，研制生产出用于高速机床的高速高精度滚珠丝杠副，构成新一代“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的高速进给系统。 高速滚珠丝杠副传动系统 传统结构的滚珠丝杠副主要问题： (1)常规滚珠丝杠螺母副传动系统的刚度较低，受临界转速等的限制，限制了速度和加速度的提高； (2)高速下发热比较严重，影响机床精度； (3)噪声大； (4)受疲劳强度的限制，高速工作时寿命较低。 高速滚珠丝杠螺母传动系统 1、提高丝杠扭曲刚度和轴向刚度 2、增大丝杠螺母的导程和螺纹头数 螺旋升角为9o～17o的大导程滚珠丝杠副，兼顾精度和加（减）速等方面的要求，目前，丝杠名义直径与导程的匹配为：40mm20mm、50mm25mm、50mm30mm等。这些滚珠丝杠副进给系统的线速度可达到60 m／min左右。 3、实施强制冷却，减小发热的影响 丝杠高速转动，产生大量的热。高速滚珠丝杠螺母副传动系统发热是将冷却液通入空心丝杠内部进行强制循环冷却。 4、减轻滚珠质量 减小滚珠、空心滚珠和采用陶瓷等新材料制造滚珠 高速滚珠丝杠系统的优点和问题 (1) 高速滚珠丝杠螺母副的制造难度大； (2) 速度和加速度上限仍受到较大限制； (3) 进给行程有限，一般不能超过4m； (4) 存在由失动量等形成的非线性特性，全闭环时系统稳定性不易保证。 适用于高速机床的新型进给系统 (2) 用直线伺服电机实现机床直线运动部件的直接驱动，新型环形伺服电机及伺服系统实现高速机床旋转部件（如转台、摆头等）的直接驱动。 由于这两种驱动方案中，电机输出部件直接与机床被驱动部件相联结，电机与机床运动部件间不存在传动链，因此这两种传动方案也称为“零传动”进给驱动。 直线电机进给驱动系统 一、直线电机工作原理 直线电机结构 不同种类的直线电机 高速机床使用的直线电机驱动工作台 直线电机进给驱动的主要优点 速度高——直线电机直接驱动工作台，无任何中间机械传动元件，无旋转运动，不受离心力的作用，可容易地实现高速直线运动，目前其最大进给速度可达80～120 m/min。 加速度大——直线电机的启动推力大，结构简单重量轻，运动变换时的过渡过程短，可实现灵敏的加