高速切削加工技术最新.最新.pptx

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高速加工的应用
➢ 航空航天：带有大量薄壁、细筋的大型轻合金整体构件加工，材 料 去 除 率 达 100-180cm3/min 。 镍 合 金 、 钛 合 金 加 工 ， 切 削 速 度 达 200-1000 m/min ➢ 汽车工业：采用高速数控机床和高速加工中心组成高速柔性生产 线，实现多品种、中小批量的高效生产。 ➢ 模具制造：高速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高3-5倍 ➢ 仪器仪表：精密光学零件加工。
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➢ Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣， 并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。
➢ 他指出，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速 度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温 度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的 种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在 该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受 ，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。
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高速切削的应用领域
由于高速切削加工具有高生产效率，减少切削力，提高加工 精度和表面质量，降低生产成本并且可加工高硬材料等许多优点 ，已在汽车和摩托车制造业、模具业、轴承业、航空航天业、机 床业、工程机械、石墨电极等行业中广泛应用。
使上述行业的产品质量明显提高，成本大幅度降低，获得了 市场竞争优势，取得了重大的经济效益。对提高切削加工技术的 水平，推动机械制造技术的进步也具有深远的意义。
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100
1000
切削速度V（m/min）
高速与超高速切削速度范围
10000
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➢ 自从Salomon提出高速切削的概念以来，高速切削技 术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初 步应用和较成熟应用等四个阶段。
➢ 现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪 80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物 力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90 年代以来发展更迅速。美、德、法等国处于领先地位 ，英、日、瑞士等国亦追踪而上
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➢ 高速切削已成为当今制造业中一项快速发展 的新技术，在工业发达国家，高速切削正成 为一种新的切削加工理念。
➢ 人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的 关键技术。
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高速切削的特点
➢ 随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减 少，切削效率提高3～5倍。加工成本可降低20％-40％。
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高速加工定义
➢ 尚无统一定义，一般认为高速加工是指采用超硬材料 的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提 高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工 技术。
➢ 以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和 进给速度为普通切削的5～10倍。
➢ 以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000 r/min
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高速切削加工技术
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高速切削的概念和基本原理
➢ 高速切削技术，是以比常规高数倍的切削速度对零件进 行切削加工的一项先进制造技术。高速切削理论是1931 年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。
➢ 1931年德国物理学家C. J. Salomom在“高速切削原理” 一文中给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定 的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高 ，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。
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➢ 高速切削是个相对的概念，是相对常规切削而言。高 速切削包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削和 大进给切削等。超高速加工的切削速度范围因不同的 刀具材料、工件材料和切削方式而异，目前，高速切 削的高速范围国内外专家尚无共识。
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➢ 虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但 这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过 这个“死谷”，在高速区工作，有可能用现有刀具 材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同 ，从而可大幅度提高生产效率。
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切削温度/℃
1600
1200
青铜
铸铁
800
钢
硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃
400
软铝
非铁金属
碳素工具钢 450℃
0 切削不 切削适应区 适应区
600
1200
切削适应区
1800
2400
3000
切削速度v/(m/min)
Salomon切削温度与切削速度曲线
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高速加工的切削速度范围
➢ 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异 ➢ 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同
➢ 车削： 700-7000 m/min ➢ 铣削： 300-6000 m/min ➢ 钻削： 200-1100 m/min ➢ 磨削： 50-300 m/s
塑料 铝合金 铜 铸铁 钢 钛合金 镍合金
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高速加工各种材料的切削速度范围为： ➢ 钢和铸铁及其合金500-1500m/min ➢ 铸铁最高达2000m/min ➢ 钻削100～200m/min，攻丝100m/min ➢ 淬硬钢(35～65HRC) 100-400m/min ➢ 铝及其合金达到2000-4000m/min，最高达7500m/min ➢ 耐热合金达90-500m/min；钛合金达150-1000m/min
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高速切削的特点
➢ 转速的提高，使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有 频率，加工中鳞刺、积屑瘤、加工硬化、残余应力等也受 到抑制。因此，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度 ，加工表面质量可提高1～2等级。
➢ 高速切削可加工硬度HRC45～65的淬硬钢铁件，如高速切 削加工淬硬后的模具可减少甚至取代放电加工和磨削加工 ，满足加工质量的要求，加快产品开发周期，大大降低制 造成本。
➢ 在高速切削加工范围，随切削速度提高，切削力可减少30%以上， 减少工件变形。对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件 的高精度高效加工，高速铣削是目前最有效的加工方法。
➢ 高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，切削热大部分被切屑 带走，切削速度提高愈大，带走的热量愈多，传给工件的热量大 幅度减少，工件整体温升较低，工件的热变形相对较小。因此， 有利于减少加工零件的内应力和热变形，提高加工精度，适合于 热敏感材料的加工。