先进制造技术(英文版第三版)唐一平,第八章翻译

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8高速切削（HSC）

8.1定义

在某些情况下，高速切削加工是指在高的切削速度（主轴转速）和/或以高进给率实现短加工时间。然而，一个合理的分类，必须考虑被加工材料（软或硬加工），切削材料和金属去除rate.111

英语术语HSC（高速切削）通常用于高速加工甚至在德语国家。为此，它将在下面的讨论。

8.2引言高速切削

高速加工是由所罗门在上世纪30年代。基于金属切削的所罗门在钢制的研究，在切削速度为440米/分有色轻金属（钢），1600米/分钟（青铜），2840米/分钟（铜）和高达6500米/分钟（铝），基本结果是事实，从一个特定的切削速度上升的加工温度开始下降（图）。

科学证据还发现，切削力随着切削速度的提高先增加然后下降到一个平稳的趋势后达到。此外，研究表明，随着切削速度的提高，芯片的流动逐渐变成不连续的芯片。

美国的研究在上世纪60年代早期表明，生产力的急剧增加和产品成本的降低可以预期如果重型刀具磨损和机械振动的问题是可以克服的。在一项研究中发现，切削速度高于6500米/分钟打开新的有趣的方面加工铝。最密集的研究为切屑形成的理论。

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只有当应用在机床在上世纪80年代初，它继续高速切削机理研究高速电主轴的发展成为可能。

高速加工应用的重点，使自己在这项新技术带来的好处。要特别提到的应用是模具制造，航空航天技术，光学和精密机械加工以及汽车、家电等行业。虽然高速加工不一定是生产的高精度部件的方法，还可以进步到高精度加工领域。RA值0.2 ^ IM和RZ值低3果酱并不少见。

由于高的表面质量可以在许多情况下，消除后续精加工完全或部分。一个例子是汽轮机制造刀片已经不再单独和铣削磨削加工。另一个典型的例子是模具制造，表面可以产生非常接近的最终精度要求在尺寸和形状偏差以及表面质量。这减少了人工返工时间

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（图8.2）。手动工作80%、成本降低高达30%的时间节省相当的现实。

而HSC技术发现其在航空航天工业的应用现状第一次使用，不仅来自工具和模具制造，而且高精度零件的生产，以及薄壁零件（表8.1）。

作为一个功能的材料进行加工，切削速度比常规区高约5至10倍，为

可以看出，fig.8.3。

在HSC铣削，并不一定意味着使用主轴转速很高，因为，如果用大直径铣刀，

高速加工可

在较低的速度进行。在淬火

钢材料的整理，当

我们采用HSC，切削速度和进

给量，大约有4到6的值

比传统的切割值大于倍。高

强混凝土的应用越来

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更高生产力的外壳加工，小

型和中型零件从粗加工到精

加工，有时甚至要精。

高速切削加工中的应用8.3

8.3.1高速切削技术

高速切削，在生产力和效率

的诸多优点，目前发现它的

方式进入加工的各个领域。

让我们来比较一下车削和铣

削过程的运动学背景。在旋

转，在运动机制是基于一个

旋转的工件，这是应对巨大

的困难得多，重量和安全快

速旋转的工件夹紧以很高的

速度，从而对HSC的使用条

件比铣削general.121因此相

当少的合适，高速车削不具

有广阔的工业应用。

不像铣削，其中短芯片有利

于高速加工，在高的切削速

度钻井生产长芯片必须出

洞。这是不可能的快速放电

的芯片，因为它是在铣削。

在钻井过程中，热量由钻头

和钻孔壁吸收，没有对整体

硬质合金钻头，使切削液直

接去接触内冷却高速钻削加

工是不可能的

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切削刃与材料machined.131

钻井被定义为一种高速程序

如果切削参数超过传统的由

至少2个因素之间的位置。

高速钻孔进一步使用的工具

的开发和使用机器的趋势显

著影响HSC。

因此，HSC的主要焦点是铣削

过程。因此以下考虑致力于

铣削加工技术。在引言中提

到的，高速加工只会有一个

完美的相互作用在机床，工

具成功，工件和刀具装夹技

术，切削液，切削参数，如

主轴转速，切削速度和进给

量。高速飞机部件的加工，

如铝剂和肋骨，其切割有时

需要高达95%的总能量或努

力的过程。切削速度可以达

到目前从1000到7000米/分

钟的范围内，最大的饲料达

30米/分钟。

由于较低的切削力，也可以

适当的加工等轻合金在汽车

工程（铝镁铸件）在高的切

削速度和进给量。特别艰难

的硬质合金（金刚石）和多

晶金刚石已被切割材料。

高速钢铸件，尤其是精铣，

正变得越来越重要，因为生

产时间大大减少，由于更高

的进给率。

硬度值从46到63 HRC，高速

铣削可取代昂贵的模具加工

技术是通过选择合适的铣刀

和选择合适的工艺参数。

可磨锻和拉深模具几乎成最

终形态。如果工件轮廓铣削

要求频繁突变的铣削路径方

向，然后机器就必须降低其

速度经常是必要的，再加速。

作为一个可能的机器性能的

功能，在时间和可衡量的轮

廓误差可以被检测到的重大

损失。由于可能会出现与铣

削路径方向的突变组合的相

对高的接触宽度问题，

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特别是在一部分轮廓急性内

角落，导致较差的切削条件，

和，反过来，更高的负载，

因此刀具磨损。”

8.3.2 HSC的机器

如果机床刀具工件系统的所

有元素都是最佳匹配的高速

加工是可能的。他严格的运

动学和动力学的要求，必须

由不同使用需求的模块化方

式，以机器制造的创新解决

方案的目的相应的机械设计

实现，如花岗岩铸件的帧，

和先进的驱动和控制

technology.151

为此，在行业高速铣削技术

的实施导致了各种各样的高

速加工中心机，对于不同的

加工任务，如轻合金加工在

航空业，切需要一个伟大的

能量消耗，或淬硬钢加工模

具在工具和模具制造业。一

个高速机械系统的重要组

件，组件将简要讨论。

滚珠轴承电主轴已被证明是

有效的主轴由于其良好的动

态性能。

进给驱动器中，机电伺服直

线电机是显性的，但线性直

接驱动，使更高的进给率（＞

100米/分钟）和加速度值5

到10克（50-100米/ S2）仅

处于实验阶段。小型和中型

的HSC的机器，机器的框架

是由花岗岩，其阻尼性能比

灰铸铁高6到10倍，其热膨

胀系数仅为1 / 3到1 / 5的

钢。

大型机的刚度大，要求必须

通过适当的焊接钢结构的实

现方法。在这个领域，创新

设计了基于并联机构进行所

谓的非直角坐标轴的概念

（形，鼎）介绍，无论是结

构刚度和热stability.161

P123

关于轴的配置，三大轴X，Y

和Z，作为一项规则，尺寸为

直角直线轴。除了这些，循

环和旋转轴实现从3过渡到

五轴铣削不同变种。非直角

坐标轴的概念（例如

hexapods）特别适用于五轴铣

削由于相应的控制技术，极

端的进给率（＞100米/分钟）

和加速度值高达3克。

在安全性方面的要求，由于

高速度，混凝土机械的需求

特别措施保护操作人员。高

被动安全的工作空间相应的

设计实现，这通常是封装。

然而，过程监控，附件也必

须提供使突然关掉机器在即

将发生的故障案例。在下面

的内容中，介绍了典型的高

速切削机床。

1。高速加工中心及2500

高速加工中心，桥机、门式，

而不是整个桥，但只有交叉

幻灯片进行纵向运动，则说

明fig.8.4，其技术参数如表

8.2所示。

滑座，固定在横杆上，进行

交叉运动。因为只有较低的

负载是旅行在这个设计中，

与这些机器，可以达到很高

的快速移动和定位的速度，

大大减少非生产性的空闲时

间。

水平主轴单元进行粗加工。

整理中，高

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高速机动，能自动更换使用。

在三轴导轨直线导引系统设

计循环，线性滚柱轴承。进

给运动是实现预夹紧滚珠丝

杠，结合频率控制的交流伺

服电动机。运营中心配备两

替代CNCS（机控制）。

模块化结构的工具系统可以

根据现有的加工任务的修

改。所需的工具从刀库要求

（连锁），这是固定的侧向上

桥。

2。赫姆勒C 500 V的工具和

模具制造

HS铣床HERMLE C 500（5图）

是一个最小的机器，工具和

模具制造（fig.8.6），它提供

了最大的旅行必要的安装空

间（表8.3）。设计遵循一个

龙门approach-x和7-axes工

具中，在工件轴和使恒工效

高度独立的工件高度。

使用机床铸件的花岗岩，它

是可以达到非常高的阻尼能

力和较低的热膨胀系数

（fig.8.7）。该机的特点是通

过适当的运行，定位精确和

稳定，短和术前定位，加快7

米/ S2和快速进给速度可达

35米/分钟值

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自动换刀在摄像模式下进

行，和20个工具（HSK 63）

存储在磁盘上（位置），从而

使一个芯片5美国芯片的时

间

3。运动的SKM 400

的赫克特公司设计和推出市

场的SKM 400，并联机构开拓

应用（鼎）为盒状的轻金属

和钢工件高度动态的加工，

最大长度600毫米（fig.8.8）。

L？1

P127

专利脚架设计意味着工作主

轴是水平移动空间由于耦合

运动机构。

在轴的平移运动（纵向，横

向和垂直）仅用工具工作主

轴进行。因此，一个广泛的

设计和多种类型的工件侧面

是可能的（回转，回转工作

台等）（fig.8.9）。

目前的组件，如柱，床，滑，

滑座与导轨，成为完全不必

要的，换句话说，良好的动

态特性，更高的刚度和成本

的显著降低和更少的组件实

现。

该机的特点是采用改进的遍

历轴平均穿越100米/分钟和

10米/ S2由于该组件的质量

减少的速度穿越UPS速度动

态参数。

8.3.3刀具高速铣削

高速切削要求特殊资格的材

料和切削刀具的设计和尺

寸。事实上，成功取决于高

速加工最重要的是在足够的

切削材料的选择。因此，PCD

和金刚石涂层硬质合金是采

用

P128

铝加工标准。铸铁和钢的加

工硬化，村料的使用，所以

在细粒-新的发展和超细晶粒

硬质合金和金属陶瓷，各有

适当的涂料，以及高耐热晶

须增强陶瓷切削

materials.181

关于工具的设计，在我的ISC，