高速切削加工工藝及應(yīng)用（論文集）

1、高速切削的技術(shù)裝備高速切削的技術(shù)裝備內(nèi)容摘要:高速切削(HighSpeedCuttingHSC)概念起源于德國切削物理學(xué)家CarlSalomn的著名切削實(shí)驗(yàn)及其物理引伸。他認(rèn)為一定的工作材料對(duì)應(yīng)有一個(gè)臨界切削速度，其切削溫度最高。在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當(dāng)切削速度到達(dá)臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進(jìn)行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進(jìn)行高速切削，從而大大

2、地減少切削工時(shí)，成倍提高機(jī)床的生產(chǎn)率，同時(shí)提高加工質(zhì)量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。1高速切削機(jī)床為了適應(yīng)粗精加工，輕重切削和快速移動(dòng)，同時(shí)保證高精度(定位精度0.005mm)，性能良好的機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。高速切削(HighSpeedCuttingHSC)概念起源于德國切削物理學(xué)家CarlSalomn的著名切削實(shí)驗(yàn)及其物理引伸。他認(rèn)為一定的工作材料對(duì)應(yīng)有一個(gè)臨界切削速度，其切削溫度最高。在常規(guī)切削范圍內(nèi)切

3、削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當(dāng)切削速度到達(dá)臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進(jìn)行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進(jìn)行高速切削，從而大大地減少切削工時(shí)，成倍提高機(jī)床的生產(chǎn)率，同時(shí)提高加工質(zhì)量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。因此，自上世紀(jì)80年代以來，國外在制造業(yè)的模具、航空、航天、汽車、精密機(jī)械、光學(xué)和家電等許多部門中，開始廣泛應(yīng)用該先進(jìn)技術(shù)、取得了很大的成效。目

4、前，面對(duì)日益加劇的國際竟?fàn)帲瑖鴥?nèi)廣大企業(yè)迫切需要對(duì)HSC加工技術(shù)有比較全面的了解，以便能正確選購有關(guān)技術(shù)裝備，并充分發(fā)揮其作用，獲得予期的經(jīng)濟(jì)效益。1高速切削機(jī)床高速切削機(jī)床為了適應(yīng)粗精加工，輕重切削和快速移動(dòng)，同時(shí)保證高精度(定位精度0.005mm)，性能良好的機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。其關(guān)鍵技術(shù)有以下幾項(xiàng)：1.1高速主軸高速主軸是高速切削機(jī)床的核心部件，隨著對(duì)主軸轉(zhuǎn)速要求的不斷提高，傳統(tǒng)的齒輪——皮帶變速傳動(dòng)系統(tǒng)由于本身的振動(dòng)、

5、噪音等原因已不能適應(yīng)要求，取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸，它將主軸電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一，實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。電主軸采用了電子傳感器來控制溫度，自帶水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持恒溫，一般可控制在20~25范圍內(nèi)某一設(shè)定溫度，精度為0.7，同時(shí)使用油霧潤(rùn)滑、混合陶瓷軸承等新技術(shù)，使主軸免維護(hù)、長(zhǎng)壽命、高精度。(l）切削參數(shù)的選擇在高速切削加工中，必須對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行選擇，其中包括刀具接近工件的方向、接近

6、角度、移動(dòng)的方向和切削過程（順銑還是逆銑）等(2）切削路徑的選擇與優(yōu)化在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇外，還要采取不同的切削路徑才能得到較好的切削效果切削路徑優(yōu)化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，獲得最小的加工變形，提高機(jī)床走刀利用率，充分發(fā)揮高速加工的優(yōu)勢(shì)。1高速切削工藝加工工藝是成功進(jìn)行高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。選擇不當(dāng)，會(huì)使刀具磨損加劇，完全達(dá)不到高速加工的目的。高速切削工藝技術(shù)包括切削參數(shù)、切削路徑、刀具

7、材料及刀具幾何參數(shù)的選擇等。(l）切削參數(shù)的選擇在高速切削加工中，必須對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行選擇，其中包括刀具接近工件的方向、接近角度、移動(dòng)的方向和切削過程（順銑還是逆銑）等(2）切削路徑的選擇與優(yōu)化在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇外，還要采取不同的切削路徑才能得到較好的切削效果切削路徑優(yōu)化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，獲得最小的加工變形，提高機(jī)床走刀利用率，充分發(fā)揮高速加工的優(yōu)勢(shì)。主要包括:①走刀方向的優(yōu)化在走刀方向

8、的選擇上，以曲面平坦性為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，確定不同的走刀方向選取方案；對(duì)于曲率變化大的曲面以最大曲率半徑方向?yàn)樽顑?yōu)進(jìn)給方向，對(duì)曲率變化小的面，以單條刀軌平均長(zhǎng)度最長(zhǎng)為原則選擇走刀方向。②刀位軌跡生成按照刀位路徑盡可能簡(jiǎn)化，盡量走直線，路徑盡量光滑的要求選擇加工策略，選擇合適的插補(bǔ)方法，保證加工面殘留高度的要求，采用過渡圓弧的方法處理加工干涉區(qū)，這樣在加工時(shí)就不需要減速，提高加工效率。③柔性加減速和斷刀的幾率。選取合適的加減速方式，減少啟動(dòng)沖擊，

9、保持機(jī)床的精度，減少刀具顫振(3）刀具材料的選擇刀具材料的合理選擇遵循以下原則:①切削刀具材料與加工對(duì)象的力學(xué)性能匹配，主要指刀具與工件材料的強(qiáng)度、韌性和硬度等力學(xué)性能相匹配刀具材料的硬度大小順序?yàn)镻CDPCBN)AIO基陶瓷＞si3N基陶瓷＞TIC(N）基硬質(zhì)合金＞W(wǎng)C基超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金＞高速鋼（HSs)刀具材料的抗彎強(qiáng)度的大小順序?yàn)椋篐SSWC基超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金＞合金＞siN基陶瓷＞Al?；沾桑綪CDPCBN。斷裂韌性的大小順序?yàn)?/p>