高速加工与超高速加工
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
度低，离心力小；弹性模量高， 刚度大；摩擦系数低；抗腐蚀性 能好。
轴承润滑：油脂润滑、油雾 润滑、油气润滑等。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 气浮轴承--高回转精度、高转速、低温升，承载能力低。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 液体静压轴承--运动精度高，动态刚度大，有油升影响。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削砂轮 砂轮基体--必须考虑高速离心力作用； 砂轮磨粒--立方氮化硼、金刚石。
高速砂轮典型结构 变截面等力矩腹板结构，无中心法兰孔， 通过多个小螺孔与主轴安装固定，以降低法兰孔应力。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨床结构 具有高动态精度、
高阻尼、高抗振性和 热稳定性。
时，刀具的主要失效形式为刀尖破损，设计时应 着重考虑提高刀尖的抗冲击强度。 超高速铣削刀具材料：有整体硬质合金、涂层硬 质合金、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼等。
思考与练习
1. 在怎样的速度范围下加工属于高速加工？分析 高速切削加工所要解决的关键技术。 2. 超高速切削包含哪些相关技术？ 3. 简述超高速磨削特点及关键技术。 4. 简述超高速铣削特点及关键技术。
1. 高速与超高速加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述 1.2 超高速切削加工关键技术 1.3 超高速磨削技术 1.4 超高速铣削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
“高速加工”的起源
Salomon切削理论： 工件材料均有一个
临界切削速度，在该速 度下有最高切削温度。
为什么要进行高速加工？
萨洛蒙曲线
常用结构有龙门式、并联式机床结构。
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
重心驱动龙门式机床结构： --重心驱动即为驱动力
作用于移动部件的重心， 抑制加减速所引起的振动 干扰，可提高加减速性能。 --从0到12000r/min加速 时间仅为1.1s。
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
直线电机驱动高速平面磨床 磨削速度125m/s，工作
台往复1000st/min，是普通 磨床10倍。
1.3 超高速磨削技术
超高速主轴在线动平衡 由于砂轮组织结构
不规则性，任何微小不 平衡均引起较大离心力 ，加剧磨削振动，为此 必须配备在线自动动平 衡装置。
高速主轴动平衡系统 1.信息传送单元 2.紧固发兰盘 3.电子驱动平衡块 4.磨床主轴
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 磁浮轴承--间隙一般在
0.1mm左右，允许更高转 速，达4.0*106以上，控 制结构复杂。
1.2 超高速切削加工关键技术
3. 超高速切削机床的进给系统 滚珠丝杆+伺服电机：加速度达0.4－0.6g，
进给速度达40-60m/min。
单元三 先进制造工艺技术
复习与提问
先进制造系统由哪些要素组成，如何来进 行工作？
导入
ETC3650h精密数控车床
XKA714数控铣床
导入
热场发射扫描电镜
端面高温摩擦磨损试验机
三、先进制造工艺技术
1. 高速与超高速加工技术 2. 材料受迫成形工艺技术 3. 现代特种加工技术 4. 精密、超精密及纳米加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
超高速切削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
什么是绿色切削技术？
1.2 超高速切削加工关键技术
1．超高速切削的刀具系统
对刀具系统要求：切削热更多流向刀具，要求抗磨损，红硬性 好；转速高，要求良好的动平衡，安全可靠定位。
刀具材料选用：硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石 刀具、立方氮化硼刀具。
高速磨削特点： （1）提高磨削效率和磨削精度; （2）若切除率不变，则单磨粒切削厚度降低，磨削力减小； （3）若维持切削力不变，可提高进给率，缩短加工时间，提
高生产效率； （4）可磨代车，以磨代铣，大幅度提高生产效率，降低生产
成本。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削关键技术 1．超高速磨削砂轮 2．超高速磨床结构 3．超高速主轴在线动平衡 4．冷却润滑液
立方氮化硼刀具
钎焊金刚石钻头
1.2 超高速切削加工关键技术
1．超高速切削的刀具系统
HSK刀柄夹持系统
HSK刀柄结构
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
高速主轴-电主轴：精度高、振动小、噪音低、结构紧凑
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 陶瓷混合轴承— 轴承滚珠为氮化硅陶瓷。密
并联式机床结构： 用各类杆系机构驱动主轴部件， 形成所需的刀具运动。 机床结构简单紧凑、刚度高、 动态性能好。
六杆并联机床结构
Ingersoll公司六腿并联机床
1.3 超高速磨削技术
高速磨削速度： 常规磨削速度： <35m/min； 高速磨削速度： >50m/min; 最高磨削速度： 达500m/s； 实用高速磨削速度： 100m/s-250m/s。
1.1 高速与超高速切削技术概述
常见几种材料高速切削速度区域
1.1 高速与超高速切削技术概述
高速与超高速切削特点
1）工件热变形减小、加工精度较高 2）有利于保证零件的尺寸、形位精 度 3）可获得较好的已加工表面质量和 较小的表面粗糙度值 4）工艺系统振动减小 5）显著提高材料切除率、提高生产 效率 6）加工能耗低，节省制造资源
1.3 超高速磨削技术
冷却润滑液
冷却润滑液流速对冷却润滑效果的影响
V液大于等于V砂： 润滑效果好
V液小于V砂：
清洗效果好
1.4 超高速铣削技术
1．超高速铣削的技术特点 1）生产效率高，成本低 2）加工精度高 3）加工表面质量好 4）适于加工薄壁类精细零件
1.4 超高速铣削技术
2．超高速铣削的关键技术 超高速铣削刀具几何角度：超高速铣削高硬度钢
直线电机：没有机械传动间隙和弹性变形，没有反向间 隙，是未来机床进给传动的基本形式。进给速度可达 300m/min，加速度可达2.5-10g。
1.2 超高速切削加工关键技术
3. 超高速切削机床的进给系统
直线电机驱动系统
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
先进机床结构：
要求床身有足够刚度、强度，高阻尼和热稳定 性；立柱与底座为整体结构；高阻尼特性材料-聚 合物混凝土；防弹玻璃观察窗。
轴承润滑：油脂润滑、油雾 润滑、油气润滑等。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 气浮轴承--高回转精度、高转速、低温升，承载能力低。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 液体静压轴承--运动精度高，动态刚度大，有油升影响。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削砂轮 砂轮基体--必须考虑高速离心力作用； 砂轮磨粒--立方氮化硼、金刚石。
高速砂轮典型结构 变截面等力矩腹板结构，无中心法兰孔， 通过多个小螺孔与主轴安装固定，以降低法兰孔应力。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨床结构 具有高动态精度、
高阻尼、高抗振性和 热稳定性。
时，刀具的主要失效形式为刀尖破损，设计时应 着重考虑提高刀尖的抗冲击强度。 超高速铣削刀具材料：有整体硬质合金、涂层硬 质合金、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼等。
思考与练习
1. 在怎样的速度范围下加工属于高速加工？分析 高速切削加工所要解决的关键技术。 2. 超高速切削包含哪些相关技术？ 3. 简述超高速磨削特点及关键技术。 4. 简述超高速铣削特点及关键技术。
1. 高速与超高速加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述 1.2 超高速切削加工关键技术 1.3 超高速磨削技术 1.4 超高速铣削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
“高速加工”的起源
Salomon切削理论： 工件材料均有一个
临界切削速度，在该速 度下有最高切削温度。
为什么要进行高速加工？
萨洛蒙曲线
常用结构有龙门式、并联式机床结构。
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
重心驱动龙门式机床结构： --重心驱动即为驱动力
作用于移动部件的重心， 抑制加减速所引起的振动 干扰，可提高加减速性能。 --从0到12000r/min加速 时间仅为1.1s。
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
直线电机驱动高速平面磨床 磨削速度125m/s，工作
台往复1000st/min，是普通 磨床10倍。
1.3 超高速磨削技术
超高速主轴在线动平衡 由于砂轮组织结构
不规则性，任何微小不 平衡均引起较大离心力 ，加剧磨削振动，为此 必须配备在线自动动平 衡装置。
高速主轴动平衡系统 1.信息传送单元 2.紧固发兰盘 3.电子驱动平衡块 4.磨床主轴
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 磁浮轴承--间隙一般在
0.1mm左右，允许更高转 速，达4.0*106以上，控 制结构复杂。
1.2 超高速切削加工关键技术
3. 超高速切削机床的进给系统 滚珠丝杆+伺服电机：加速度达0.4－0.6g，
进给速度达40-60m/min。
单元三 先进制造工艺技术
复习与提问
先进制造系统由哪些要素组成，如何来进 行工作？
导入
ETC3650h精密数控车床
XKA714数控铣床
导入
热场发射扫描电镜
端面高温摩擦磨损试验机
三、先进制造工艺技术
1. 高速与超高速加工技术 2. 材料受迫成形工艺技术 3. 现代特种加工技术 4. 精密、超精密及纳米加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
超高速切削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
什么是绿色切削技术？
1.2 超高速切削加工关键技术
1．超高速切削的刀具系统
对刀具系统要求：切削热更多流向刀具，要求抗磨损，红硬性 好；转速高，要求良好的动平衡，安全可靠定位。
刀具材料选用：硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石 刀具、立方氮化硼刀具。
高速磨削特点： （1）提高磨削效率和磨削精度; （2）若切除率不变，则单磨粒切削厚度降低，磨削力减小； （3）若维持切削力不变，可提高进给率，缩短加工时间，提
高生产效率； （4）可磨代车，以磨代铣，大幅度提高生产效率，降低生产
成本。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削关键技术 1．超高速磨削砂轮 2．超高速磨床结构 3．超高速主轴在线动平衡 4．冷却润滑液
立方氮化硼刀具
钎焊金刚石钻头
1.2 超高速切削加工关键技术
1．超高速切削的刀具系统
HSK刀柄夹持系统
HSK刀柄结构
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
高速主轴-电主轴：精度高、振动小、噪音低、结构紧凑
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承： 陶瓷混合轴承— 轴承滚珠为氮化硅陶瓷。密
并联式机床结构： 用各类杆系机构驱动主轴部件， 形成所需的刀具运动。 机床结构简单紧凑、刚度高、 动态性能好。
六杆并联机床结构
Ingersoll公司六腿并联机床
1.3 超高速磨削技术
高速磨削速度： 常规磨削速度： <35m/min； 高速磨削速度： >50m/min; 最高磨削速度： 达500m/s； 实用高速磨削速度： 100m/s-250m/s。
1.1 高速与超高速切削技术概述
常见几种材料高速切削速度区域
1.1 高速与超高速切削技术概述
高速与超高速切削特点
1）工件热变形减小、加工精度较高 2）有利于保证零件的尺寸、形位精 度 3）可获得较好的已加工表面质量和 较小的表面粗糙度值 4）工艺系统振动减小 5）显著提高材料切除率、提高生产 效率 6）加工能耗低，节省制造资源
1.3 超高速磨削技术
冷却润滑液
冷却润滑液流速对冷却润滑效果的影响
V液大于等于V砂： 润滑效果好
V液小于V砂：
清洗效果好
1.4 超高速铣削技术
1．超高速铣削的技术特点 1）生产效率高，成本低 2）加工精度高 3）加工表面质量好 4）适于加工薄壁类精细零件
1.4 超高速铣削技术
2．超高速铣削的关键技术 超高速铣削刀具几何角度：超高速铣削高硬度钢
直线电机：没有机械传动间隙和弹性变形，没有反向间 隙，是未来机床进给传动的基本形式。进给速度可达 300m/min，加速度可达2.5-10g。
1.2 超高速切削加工关键技术
3. 超高速切削机床的进给系统
直线电机驱动系统
1.2 超高速切削加工关键技术
4. 超高速切削机床结构
先进机床结构：
要求床身有足够刚度、强度，高阻尼和热稳定 性；立柱与底座为整体结构；高阻尼特性材料-聚 合物混凝土；防弹玻璃观察窗。