高速切削技術(shù)12734

1、高速切削的加工技術(shù)高速切削的加工技術(shù)(2008082014:07:47)標(biāo)簽：高速切削min主軸轉(zhuǎn)速刀具蘭生公司數(shù)控機(jī)床雜談高速切削的加工技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械切削加工技術(shù)中，高速切削正在越來越多地被人提及，其技術(shù)已開始被使用，隨之而來的，首先是高速機(jī)床，那么，高速切削與傳統(tǒng)切削技術(shù)究竟有什么不同其實(shí)現(xiàn)的條件是什么實(shí)現(xiàn)它有哪些益處其適用性怎么樣呢本文將試圖回答這些問題，并且盡可能結(jié)合目前在世界上居領(lǐng)先水平的瑞士MIKRON公司的機(jī)床的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)

2、來分析，用它同目前國(guó)內(nèi)仍在普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)的加工方法和切削理論相比較，促進(jìn)高新技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和普及?？s短加工時(shí)的切削與非切削時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜形狀和難加工材料及高硬度材料減少加工工序，最大限度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量，是我們提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的一個(gè)重要的目標(biāo)。有人認(rèn)為，一提高速加工，就是主軸轉(zhuǎn)速要幾萬轉(zhuǎn)；只要主軸轉(zhuǎn)速一達(dá)到幾萬轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)高速切削，這其實(shí)是不全面的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)床已經(jīng)具備了下面的條件，也只有具備

3、這些條件，才會(huì)使得高速切削成為可能。1.機(jī)電一體化的主軸，即所謂電主軸?，F(xiàn)代化的主軸是電機(jī)與主軸有機(jī)地結(jié)合成一體，采用電子傳感器來控制溫度，自有的水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使得主軸在高速下成為“恒溫”；又由于使用油霧潤(rùn)滑、混合陶瓷軸承等新技術(shù)，使得主軸可以免維護(hù)、長(zhǎng)壽命、高精度。由于采用了機(jī)電一體化的主軸，減去了皮帶輪、齒輪箱等中間環(huán)節(jié)，其主軸轉(zhuǎn)速就可以輕而易舉地達(dá)到0～42000rmin，甚至更高。不僅如此，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，造價(jià)下降，精度和可

4、靠性提高，甚至機(jī)床的成本也下降了。噪聲、振動(dòng)源消除，主軸自身的熱源也消除了。MIKRON公司便采用了本集團(tuán)“STEP－TEC”公司生產(chǎn)的電主軸，這種電主軸采用了其特別的、最先進(jìn)的矢量式閉環(huán)控制、高動(dòng)平衡的主軸結(jié)構(gòu)、油霧潤(rùn)滑的混合陶瓷軸承，可以隨室溫調(diào)整的溫度控制系統(tǒng)，確保主軸在全部工作時(shí)間內(nèi)溫度衡定。何為矢量式閉環(huán)控制呢？其實(shí)就是借助數(shù)模轉(zhuǎn)換，將交流異步電動(dòng)機(jī)的電量值變換為直流電模型，這樣，既可實(shí)現(xiàn)用無電刷的交流電機(jī)來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

5、，即在低轉(zhuǎn)速時(shí)，保持全額扭矩，功率全額輸出，主軸電機(jī)快速起動(dòng)和制動(dòng)。以UCP710機(jī)床切削45#鋼為例，用STEPTEC的主軸銑削，銑刀直徑63mm主軸轉(zhuǎn)速為1770rmin，金切量為540cmmin；在無底孔鉆孔時(shí)，鉆頭直徑50mm轉(zhuǎn)速1350rmin，可一次鉆出，而無需常用的先打中心孔而后鉆孔再擴(kuò)孔的方法。2.機(jī)床普遍采用了線性的滾動(dòng)導(dǎo)軌，代替過去的滑動(dòng)導(dǎo)軌，其移動(dòng)速度、摩擦阻力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)，甚至阻尼效果都發(fā)生了質(zhì)的改變。用手一推就可

6、以將幾百公斤甚至上千公斤的重工作臺(tái)推動(dòng)。其特有的雙Ｖ型結(jié)構(gòu)，大大提高了機(jī)床的抗扭能力；同時(shí)，由于磨損近乎為零小，機(jī)床的精度壽命長(zhǎng)，同時(shí)刀具壽命也延長(zhǎng)了。(2)雖然切削深度和厚度小，但由于主軸轉(zhuǎn)速高，進(jìn)給速度快，因此使單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量反而增加了，由此加工效率也提高了。(3)加工時(shí)可將粗加工、半精加工、精加工合為一體，全部在一臺(tái)機(jī)床上完成，減少了機(jī)床臺(tái)數(shù)，避免由于多次裝夾使精度產(chǎn)生誤差。(4)可以加工高硬度、難加工材料(可達(dá)62HRC

7、左右)，可以鉆1mm以下的小孔。(5)最重要的是，加工時(shí)間短，經(jīng)濟(jì)性能好。高速切削的應(yīng)用目前，高速切削已經(jīng)不是實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)了，它更多的是應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。(1)有色金屬，如鋁、鋁合金，特別是鋁的薄壁加工。目前已經(jīng)可以切出厚度為0.1mm、高為幾十毫米的成形曲面。(2)石墨加工。在模具的型腔制造中，由于采用電火花腐蝕加工，因而石墨電極被廣泛使用。但石墨很脆，所以，必須采用高速切削才能較好地進(jìn)行成形加工。(3)模具，特別是淬硬模具的加工

8、。由于淬硬的材料可以直接從供應(yīng)商處購買，因此采用高速切削可以直接將模具切出，這不單單是省去了過去機(jī)加工→電加工的幾道工序；節(jié)約工時(shí)，還由于目前高速切削已經(jīng)可以達(dá)到很高的表面質(zhì)量(Ra≤0.4um)，因此省去了電加工后面的磨削和拋光的工序；相反，切削中形成的已加工表面的壓應(yīng)力狀態(tài)，還會(huì)提高模具工件表面的耐磨程度（有統(tǒng)計(jì)說模具壽命因此能提高3～5倍），這樣，鍛模和鑄模僅經(jīng)銑削就能完成加工已成為可能。(4)硬的、難切削的材料，如耐熱不銹鋼等。

9、高速切削的適用性高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，它給傳統(tǒng)的金屬切削理論帶來了一種革命性的變化。那么，它是不是放之四海而皆準(zhǔn)呢顯然不行。目前，即便是在金屬切削機(jī)床水平先進(jìn)的瑞士、德國(guó)、日本、美國(guó)，對(duì)于這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索研究當(dāng)中。實(shí)際上，人們對(duì)高速切削的經(jīng)驗(yàn)還很少，還有許多問題有待于解決：比如高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題，機(jī)床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的動(dòng)平衡、扭矩傳輸）、冷卻潤(rùn)滑液

10、的選擇、CADCAM的程序后置處理問題、高速加工時(shí)刀具軌跡的優(yōu)化問題等等。迄今為止，國(guó)內(nèi)目前真正在實(shí)際加工中使用的是瑞士MIKRON公司的主軸轉(zhuǎn)速為42000rmin的機(jī)床，南京航空航天大學(xué)購買了MIKRON的主軸為18000rmin機(jī)床，上海交大、大連理工大學(xué)等也買了主軸轉(zhuǎn)速為18000rmin的機(jī)床，山東工大、西安交大、北京理工大學(xué)都將購買高速機(jī)床做相應(yīng)的研究。應(yīng)該說，高速切削在我國(guó)，尚未正式進(jìn)入大學(xué)課堂，如果一些教授、導(dǎo)師們的頭腦