机械制造基础论文

重庆大学

超高速切削及其关键技术

年级: 2011级

学号: ********

**: ***

专业: 机自

二零一三年十一月

摘要

介绍高速切削加工的定义，高速切削加工中机床的选择，高速切削加工刀具材料的介绍及高速切削加工工艺的有关知识。

关键词：高速切削加工；刀具材料；加工工艺；关键技术

Abstract

It introduces the definition of the high speed cutting, high speed cutting machine tool selection, the relevant knowledge of high-speed cutting tool materials and high speed cutting process

Keywords: high-speed cutting;cutting tool; processing technology ; the key tenology

目录

摘要 (Ⅰ)

ABSTRACT (Ⅱ)

第1章概述 (1)

1.1超高速加工技术内涵、范围及技术地位 (1)

1.2超高速加工技术产生发展及现状趋势 (1)

1.3超高速加工技术的优越性 (2)

第2章超高速切削相关技术 (3)

2.1超高速切削、磨削机理 (3)

2.2超高速切削关键技术 (5)

2.2.1高速切削的主轴系统 (4)

2.2.2 高速切削的进给系统 (5)

2.2.3高速切削的刀具夹持系统 (5)

2.3超高速加工用刀具 (6)

参考文献 (7)

第1章概述

1.1 超高速加工技术内涵、范围及技术地位

提高切削、磨削加工效率一直是切削、磨削领域所十分关注并为之不懈奋斗的重要目标。超高速切削和磨削加工就是近年来发展的一种集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术。

超高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠的实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切削率、加工精度和加工质量的先进加工技术。其显著标志是被加工塑型金属材料在切除过程之中的剪切滑移速度到达或者超过某一阀值，开始趋向最佳切削条件，是的切除被加工材料所消耗能量、切削力、工件表面温度、刀具和磨具磨损、加工表面质量等明显优于传统切削速度下的指标，而加工效率远远超过传统切削下的效率。

目前各国尚未统一对超高速切削速度范

围的认识，但通常把切削速度比常规速度高出

5~10倍以上的切削加工称为超高速切削。德

国darmstadt工业大学的研究给出了七种材料

的超高速加工的速度范围：铝合金

2000~7500m/min；铜合金900~5000m/min；铸

铁800~3000m/min；钢600~3000m/min；超耐

热镍基合金80~500m/min；钛合金

150~1000m/min；纤维增强塑料

2000~9000m/min。此外也可按工艺方法划分，分别是车削700~7000m/min；铣削3000~6000m/min；钻削200~1100m/min；磨削150m/min以上。

超高速加工目前已可覆盖大多数工程材料，可加工各种表面形状材料，可由毛坯一次加工成成品，并实现精密甚至超精密加工。超高速磨削可实现小的磨粒切深，使陶瓷等硬脆材料不再以脆性断裂形式产生切屑，使磨削表面质量提高。对镍基合金、钛合金等难加工材料也会在高应变率的作用下而改善切削加工性能，从而得到高的加工质量。国外有权威杂志宣称：如果把数控技术堪称现代加工技术第一个里程碑，那么超高速加工技术就是现代制造技术第二个里程碑；超高速加工技术与精密超精密加工、高能束加工和自动化加工共同构成了当代四大先进加工技术。1.2 超高速加工技术产生发展及现状趋势

在国外，20世纪30年代德国Salomon博士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步，80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航

空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。

高速切削技术在国内起步较晚，20世纪80年代中期开始研究陶瓷刀具高速切削淬硬钢并在生产中应用，其后引起对高速切削加工的普遍关注，目前主要还是以高速钢、硬质合金刀具为主，硬质合金刀具切削速度≤100～200m/min，高速钢刀具在40m/min以内。但在汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加工中心，国内也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取得很好的经济效益。

超高速切削目前主要用于如下几个领域：

1.大批生产领域如汽车工业，如美国福特（Ford）汽车公司与Ingersoll公司研制的

HVM800卧式加工中心及镗气缸用的单轴镗缸机床以实际用于生产线；

2.工件本身刚度不足的加工领域，如航空航天工业产品或其他某些产品，如Ingersoll公

司采用的超高速切削工艺所铣削的工件最薄壁厚仅为1mm；

3.加工复杂曲面系统，如模具制造；

4.难加工材料领域，如Ingersoll公司的“高速模块”所用的切削速度为：加工航空航天

铝合金2438m/min，汽车铝合金1829m/min，铸铁1219r/min，这均比常规速度高出几

倍甚至几十倍；

5.超精密微细切削加工领域，如日本的FANUC公司和电气通信大学合作研究了一种超

精密铣床，其主轴转速达55000rpm，可用切削方法实现自由曲面的微细加工，据称，

其生产率和相对精度均为目前光刻技术领域中的微细加工所不及。

超高速切削技术的发展趋势应符合加工中心或柔性制造技术的发展方向及高效高速化、实用廉价化、多功能（复合化），最主要是高速高效化方向。

1.3 超高速加工技术的优越性

与常规切削加工相比，超高速切削加工在提高生产率，降低生产成本，减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量加工等方面具有明显优势。其优越性主要表现在下面几个方面：

1.随着切削速度的大幅提高，进给速度也相应提高5~10倍，这样，单位时间材料切除率可提高3~6倍，因为加工时间通常可缩减到原来的1/3.同时非切削的空行程时间也大幅减少，从而提高了加工效率和设备使用率，缩短了生产周期。

2.在超高速切削速度范围内，随着切削速度的提高，切削力平均可降低30%以上，这对于加