高速切削加工技術(shù)論文

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1、高速切削加工技術(shù)齊齊哈爾工程學(xué)院機(jī)械本113唐釗偉摘要：介紹高速切削加工的定義，高速切削加工中機(jī)床的選擇，高速切削加工刀具材料的介紹及高速切削加工工藝的有關(guān)知識(shí)。關(guān)鍵詞：高速切削加工；高速切削刀具；高速切削工藝；一、高速切削加工的定義。高速切削加工是一種比常規(guī)切削速度高得多的先進(jìn)制造工藝。它的巨大吸引力在于不但可以大幅度提高零件的加工效率、降低加工成本。而且可以使零件的表面加工質(zhì)量和加工精度達(dá)到更高的水平。高速加工已在航空、航天、汽車以及超精密微細(xì)加工等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。資料表明，一般模具和工具。有6O％的機(jī)加工

2、量可用高速切削加工工藝來完成的。高速切削概念起源于德國切削物理學(xué)家CarlSalmon的著名切削試驗(yàn)及其物理引伸。他認(rèn)為一定的工件材料對(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)。切削溫度隨著切削速度的增大而提高，但當(dāng)切削速度提高到一定的程度時(shí)。切削溫度不但不升高反而會(huì)降低。對(duì)每一種工件材料都存在一個(gè)速度范圍。在該速度范圍內(nèi)。由于切削溫度過高，刀具材料無法承受。即切削加工不可能進(jìn)行，稱該區(qū)為“死谷”。因此。只有越過“死谷”才可用現(xiàn)有的刀具進(jìn)行高速切削。所以高速切削是一個(gè)相對(duì)概念。通常把采用比常規(guī)切削速度高

3、得多(一般為5一l0倍)的切削加工稱為高速切削。如當(dāng)切削速度對(duì)鋼材達(dá)到380m／min以上、鑄鐵700m／rain以上、銅材1000m／min以上、鋁材1100m／min以上時(shí)稱為高速切削加工。二、高速切削加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)。高速切削加工技術(shù)是21世紀(jì)的一種先進(jìn)制造技術(shù)，有著強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。通過高速切削加工技術(shù),可以解決在汽車模具常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題。近幾年來，在美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家高速切削加工技術(shù)在大部分的模具公司都得到了廣泛應(yīng)用，85%左右的模具電火花成形加工工序已被高速加工所替代

4、。高速加工技術(shù)集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身，已成為國際模具制造工藝中的主流。通過國內(nèi)外汽車模具制造行業(yè)的高速切削加工技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，高速切削加工技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：（一）、高速切削加工提高了加工速度（二）、高速切削加工生產(chǎn)效率高（三）、高速切削加工可獲得高質(zhì)量的加工表面（四）、簡化加工工序（五）、高速切削加工使汽車模具修復(fù)過程變得更加方便（六）、高速切削加工可加工形狀復(fù)雜的硬質(zhì)汽車模具三、高速切削加工機(jī)床的選用。機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)有床身、底座和立柱等，高速切削會(huì)產(chǎn)生很大的附加慣性力，因而機(jī)床床身、立柱等必須具有足夠的強(qiáng)度、和剛度

5、和高水平的阻尼特性。很多高速機(jī)床和立柱材料用聚合物混凝土你，這種材料阻尼特性為鑄鐵的7~10倍，比重只有鑄鐵的1/3.提高機(jī)床剛性的另一個(gè)措施是改革床體結(jié)構(gòu)，如將立柱和底座合為一個(gè)整體，使得機(jī)床可以依靠自身的剛性來保持機(jī)床精度。高速主軸是實(shí)現(xiàn)高速切削加工關(guān)鍵的技術(shù)之一。高速主軸由于轉(zhuǎn)速極高，主軸零件在離心力作用下產(chǎn)生振動(dòng)和變形，高速運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦和大功率內(nèi)裝電機(jī)產(chǎn)生的熱會(huì)引起高溫和變形，所以必須嚴(yán)格控制。為此對(duì)主軸提出如下性能要求：1.高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速范圍；2.足夠的剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度；3.良好的熱穩(wěn)定性；4.大功率；5.

6、可靠的工具裝卡性能；6.先進(jìn)的潤滑和冷卻系統(tǒng)；7.可靠的主軸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。除此之外機(jī)床還應(yīng)具有高速進(jìn)給結(jié)構(gòu)；高速切削時(shí)，為了保持刀具每齒進(jìn)給基本不變，隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，進(jìn)給速度也必須大幅度地提高。要實(shí)現(xiàn)并準(zhǔn)確控制這樣的進(jìn)給速度，對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌。滾珠絲杠、伺服系統(tǒng)、工作臺(tái)結(jié)構(gòu)等提出了新的要求。當(dāng)然高速CNC控制系統(tǒng)也是高速切削加工所必須的；CNC控制系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力和高的功能化特性，以保持在高速切削時(shí)仍具有良好的加工性能。在高速切削加工時(shí)安全的問題也是至關(guān)重要的。高速切削的速度相當(dāng)?shù)母?，?dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)40000r/mi

7、n時(shí)，若有刀片崩裂，掉下來的刀具碎片就像出膛的子彈。因此，對(duì)高速切削引起的安全問題必須注意。四、高速切削刀具材料的選用。高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學(xué)親合力要小，并具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、抗沖擊和耐磨損。目前國內(nèi)外適用于高速切削的刀具材料主要有：陶瓷刀具、金剛石刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和涂層刀具等。1.陶瓷刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，它的硬度高、耐磨性好，刀具壽命可比硬質(zhì)合金高幾倍以至十幾倍。陶瓷刀具在1200％以上的高溫下仍能進(jìn)行切削，這時(shí)陶瓷的硬度與200～600％時(shí)硬質(zhì)合金的硬度相當(dāng)。陶瓷刀

8、具優(yōu)良的高溫性能使其能夠以比硬質(zhì)合金刀具高3—10倍的切削速度進(jìn)行加工。它與鋼鐵金屬的親和力小，摩擦系數(shù)低，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)，加工表面質(zhì)量好。另外，它的化學(xué)穩(wěn)定性好，陶瓷刀具的切削刃即使處于赤熱狀態(tài)也能長時(shí)問連續(xù)使用。2.金剛石是碳的同素異構(gòu)體，它是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最硬的一種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導(dǎo)熱性能，在有色金屬和非金