高速切削与高速机床.pptVIP

高速切削加工的研究 直线电机进给驱动有如下优点： (1)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，容易实现高速直线运动，目前最大进给速度可达80～120m/min。 (2)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，可实现灵敏的加速和减速，其加速度可达(2～10)g。 (3)定位精度高。直线电机进给系统，用光栅尺作为位置测量元件，采用闭环控制，通过反馈对工作台的位移精度进行精确的控制，因而刚度高，定位精度高达0.1～0.01μm。 (4)行程不受限制。直线电机的次级是一段一段地连续铺在机床床身上，次级铺到哪里，初期(工作台)就可运动到哪里，不管行程多远，对整个系统的刚度不会有任何影响。 高速切削加工的研究 如最近美国Cincinnati Milacron公司为航空工业生产了一台HyperMach大型高速加工中心，主轴转速60000r/min，主电机功率80kW。采用了直线电机，其X轴行程长达46m，工作台最高进给速度60m/min，快速行程100m/min，加速度2g。在该机床上加工一个大型薄壁飞机零件只需30分钟；而同样的零件在一般高速铣床上加工，耗时3小时；在普通数控铣床上加工，则需8小时。 高速切削加工的研究 （4）高速CNC 控制系统 高速数控机床要求CNC控制系统具有快速数据处理能力和高的功能化特性，以保证在高速切削时，特别是在(4～5)轴坐标联动加工复杂曲面时仍具有良好的加工性能。CNC控制系统常使用32位或64位CPU，并采用多处理器，确保极短的单个程序段处理时间；采用前馈和大量超前程序段处理功能，保证高速加工时的插补精度。 高速切削加工的研究 （5）高速切削刀具与刀柄系统 高速切削刀具应具有良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性，目前高速切削通常采用硬质合金刀具涂层技术，涂层材料由TiN、TiC、Al2O3等发展为复合涂层TiCN、TiAlN等，由单一涂层发展为多层、多种涂层。 另一方面，涂层材料从陶瓷涂层发展到类金刚石膜、CBN膜、金刚石膜等超硬材料涂层。高速切削还常采用陶瓷材料作刀具，如Al2O3、TiC、Si3N4 等。陶瓷的性能非常优越，高硬度、耐高温，在连续切削中可以获得高生产率，制造成本比较低。 高速切削加工的研究 在高速切削中常使用的材料还有超硬材料如人造金刚石、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、厚膜金刚石等，这些材料的应用更使切削速度向高速、超高速的方向大幅迈进，而且适应了难加工材料切削的需要。 高速切削加工的研究 刀柄是高速切削时的一个关键件，主要体现在它传递机床精度和切削力的作用。高速切削刀柄结构必须满足下列要求： ①很高的几何精度和装夹重复精度。 ②很高的装夹刚度。 ③高速运转时安全可靠。传统的加工中心主轴与刀具的连接大多采用7:24锥度的单面夹紧刀系统。这种方法由于是靠长锥面结合，工具与主轴的联接刚性较低，在主轴转速超过10000r/min时，由于离心力的作用，主轴7:24的大端会产生扩张，使工具定位精度和联接刚性下降，振动加剧，甚至发生刀柄与主轴咬合的现象。  高速切削加工的研究 HSK是德国的机床工具行业率先研制并于1991年8月提出的一种新型的机床-工具的接口。目前大多数高速切削机床采用1:10空心短锥柄(HSK)刀具，HSK以其端面及1:10锥度的空心锥套作双重定位，由于刀具锥柄为空心，故允许有微量弹性变形，使过定位不致产生干涉，影响刀具安装精度。HSK刀柄采用过定位结构保证刀具安装有高的联接刚度，同时不致因高速离心力引起孔涨大而改变接触条件，不易卸刀。HSK刀柄有较高的重复定位精度，刀柄插入后径向跳动变化较小。 与以往常用的7:24锥柄相比，HSK刀柄有如下特点：①重量减少约50%；②重复使用时装夹和定位精度高。③刚度高，并可传递大的扭矩。④装夹力随转速升高而加大。HSK作为机床-工具接口或作为工具系统模块的联接方式，是机械加工向高速切削领域发展不可缺少的一种配套装置。  高速切削加工的研究 结 束 高速切削与高速机床. 谢谢 先进制造技术—高速切削与高速机床 本章重点 高速切削概念 高速切削的应用领域 高速切削加工的起源 高速切削加工（High-Speed Machining或HSM）理论是1931年4月由德国的Carl Salomon博士首先提出的，他认为：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高。对于不同的工件材料，存在一个切削速度范围，在这个范围中，由于切削温度过高，刀具材料无法