先進(jìn)制造技術(shù)-高速加工(已修改)
2025-03-04 05:23 本頁面
【正文】 高 速切削技術(shù) 1高速高速 銑削銑削 (HSM / HSC)技術(shù)技術(shù) High Speed Machine/Cutting山東理工大學(xué) 機械電子工程系 袁光明高 速切削技術(shù) 21 問題的提出2 綜合性高技術(shù)體系3 發(fā)展的結(jié)果4 加工策略與特點5 CAM技術(shù)支持 保持刀具載荷的恒定 減少速率損失6 加工實例主要內(nèi)容：高 速切削技術(shù) 3 就是以更快的速度運行已有的程序？ 高速銑削是一種不同的、更好的加工復(fù)雜零件的方法！什么是高速銑削（ HSM）？ 超高速加工 是指被加工金屬材料在切除過程中的剪切滑移速度達(dá)到或超過某一閾值，使得切削力、溫度、磨損明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度。 鋁合金 1600m/min，鈦合金 1501000m/min 車削 7007000m/min，銑削 300600m/min高 速切削技術(shù) 4超高速切削技術(shù) 切削速度 為常規(guī)高 10倍左右進(jìn)給速度 提高 20倍切削機理發(fā)生了根本的變化單位功率的 金屬切除率 提高了 30~ 40%，切削力 降低了 30%，刀具的切削 壽命 提高了 70%，留于工件的切削熱大幅度降低 （ 2～ 3%） ，切削 振動 幾乎消失高 速切削技術(shù) 5問題的提出? 從提高生產(chǎn)率的角度看 ，機床和生產(chǎn)過程自動化的實質(zhì)，歸根到底，是以加快空程動作的速度和提高零件生產(chǎn)過程的連續(xù)性，從而縮短輔助工時為目的的一種技術(shù)手段。? 但是輔助動作速度的提高是有一定限度的。例如目前加工中心自動換刀時間已縮短到 1S，快速空程速度已提高到 30～ 50 m/min。再提高空程速度不但技術(shù)上有困難，經(jīng)濟上不合算，且對提高機床的生產(chǎn)率意義也不大，矛盾的主要方面已經(jīng)轉(zhuǎn)向切削工時 。只有大幅度地降低切削工時（即提高切削速度和進(jìn)給速度等），才有可能在提高機床生產(chǎn)率方面出現(xiàn)又一次新的飛躍。這就是近20年來超高速切削技術(shù)得以迅速發(fā)展的歷史背景。高 速切削技術(shù) 6? 圖示為 1960以年來銑削工時的變化情況。由圖可見， 1970～ 1980年，由于加工中心的大發(fā)展，零件加工的輔助工時迅速下降；80年代以來，由于高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)用，零件加工中的切削工時開始呈現(xiàn)較大幅度的下降。 在整個 90年代，隨著超高速切削技術(shù)的飛速進(jìn)步，這個趨勢將繼續(xù)發(fā)展下去。高 速切削技術(shù) 7超高速切削概念的產(chǎn)生－薩洛蒙曲線超高速切削概念的產(chǎn)生－薩洛蒙曲線? 超高速切削理論研究可追溯到 1931年 4月德國切削物理學(xué)家薩洛蒙 Carl Salomon發(fā)表的著名的超高速切削理論，現(xiàn)在人們常用 “薩洛蒙曲線 ”來表示。不同工件材料的薩洛蒙曲線高 速切削技術(shù) 8超高速切削概念的產(chǎn)生可用下圖示意超高速切削概念的產(chǎn)生可用下圖示意薩洛蒙指出：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)（ A區(qū)），切削溫度隨著切削速度的增大而提高。 但是，當(dāng)切削速度增大到某一數(shù)值 vc以后，切削速度再增大，切削溫度反而降低。 并指出vc之值與工件材料的種類有關(guān)。對于每一種工件材料，存在一個速度范圍，在這個速度范圍內(nèi)（ B區(qū)），由于切削溫度太高，任何刀具都無法承受，切削加工不可能進(jìn)行。這個范圍在美國被稱之為 “死谷 ”（ dead valley）。高 速切削技術(shù) 9實驗研究實驗研究? 由于受當(dāng)時實驗條件的限制，這一理論未能嚴(yán)格區(qū)分切削溫度和工件溫度的界限。但是，他的思想給后來的研究者一個非常重要的啟示：如能越過這個 “死谷 ”，而在超高速區(qū) (C區(qū) )進(jìn)行工作，則有可能用現(xiàn)有的刀具進(jìn)行超高速切削，從而大幅度地減少切削工時，成倍地提高機床的生產(chǎn)效率。? 美國于 1960年前后開始進(jìn)行超高速切削試驗。試驗采用了將刀具裝在加農(nóng)炮里，從滑臺上射向工件或?qū)⒐ぜ?dāng)作子彈射向固定的刀具。試驗指出，在超高速切削的條件下，切屑的形成過程和普通切削不同。隨著切削速度的提高，塑性材料的切屑形態(tài)將從帶狀、片狀到碎屑不斷演變。單位切削力初期呈上升趨勢，爾后急劇下降。高 速切削技術(shù) 10實驗研究實驗研究? 這些現(xiàn)象說明，在超高速切削條件下， 材料的切削機理將發(fā)生變化 ，切削過程變得比常規(guī)切速下容易和輕松。對于這種現(xiàn)象，有各種各樣的解釋，目前這項理論研究工作還在進(jìn)一步深入。高 速切削技術(shù) 11超高速切削的應(yīng)用研究超高速切削的應(yīng)用研究? 在證實和應(yīng)用薩洛蒙理論方面，美國科技界和工業(yè)界做了許多領(lǐng)先的工作。 1977年在一臺帶有高頻電主軸的加工中心上進(jìn)行超高速切削試驗。其主軸轉(zhuǎn)速可在 1800～ 18 000 r/min范圍內(nèi)無級變速，工作臺的最大進(jìn)給速度為 76 m/min。? 試驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的銑削相比，其材料切除率增加了 2～ 3倍，主切削力減小了 70％，而加工的表面質(zhì)量明顯提高。? 美國高 速切削技術(shù) 12超高速切削的應(yīng)用研究超高速切削的應(yīng)用研究? 受薩洛蒙理論的啟發(fā)，美國空軍和 Lockheed飛機公司首先研究了用于輕合金材料的超高速銑削。 1979年美國防衛(wèi)高技術(shù)研究總署（ DARPA）發(fā)起了一項 “先進(jìn)加工研究計劃 ”（ Advanced Machining Research Program），研究切削
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