高速加工工艺技术应用
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装夹、定位的工装夹具。 1) 通用简易工装(通豁性) 2) 专用特制工装(针对产品) 3) 高精度组合工装(瑞士EROWA夹具) 4) 快速气动或液压工装(真空吸盘或液压锁紧)
2.3 高速加工的在线检测与监测修正 在线检测主要直接检测零件加工的几何形变或
尺寸精度(英国RENISHAW)；监测修正主要对刀具磨损 进行间接测量，从而对刀具磨损进行补偿，以达到 修正加工尺寸精度。
高速加工切削是指刀具切削刃相对于零件表面 的切削运动(或移动)速度超过普通切削速度的5～10 倍，主要体现在刀具的快进、工进、快退三个环节 上，要适应现代生产快速反应的应用特点。实例
高速加工工艺技术应用
2.2.2 刀具 刀具合理选择主要是材料、涂层、几何形状与尺
寸。高速加工通常以高转速、小切削量、高工进进 给加工，其切屑去除率比普通数控加工要高，表现 为：加工效率高、切削变形小、设备冲击小、表面 质量高。
高速加工工艺技术应用
2.高速加工的必备条件
2.1 机床
高速加工机床是实现高速加工的前提和基本条 件，其种类涵盖了数控机床和精密机床，其结构特 点应具有足够的承载能力、高刚性、热稳定性、耐 冲击性和抗震性，确保设备具有优良的静、动态特 性。主轴单元能够平稳提供高转速功率、扭矩响应， 进给单元能平稳提供快速进给功率、扭矩及快速工 进响应，主轴单元和进给单元能精准提供加或减速 度与修正。
4) 金属陶瓷刀具(TiC(N)基硬质合金) 高速车削低碳钢有上佳表现
5) 陶瓷刀具 高速加工有色金属有上佳表现
6) CBN刀具(立方氮化硼) 高速加工钛合金、高温合金、复合材料及高硬度钢
有上佳表现 7) PCD刀具(金刚石)
高速加工有色金属、高硬材料、复合材料有上佳表 现
高速加工工艺技术应用
2.2.3 工装夹具 根据产品零件特定设计、制造适合高速加工的
高速加工工艺技术应用
3.2 高速加工工艺方案
3.2.1 高速加工工艺流程
产品图纸→工艺设计→工装准备→设备选定→刀具精选→确定检 测
↓ 明确产品材料状态→材料应力变形控制
↓→材料状态处理方式 明确尺寸链及公差等级→精度控制→切削形变及热变形控制
智能化工艺性修正，以实时修正、完善程序。
高速加工工艺技术应用
2.4 设备环境
1) 机床地面平整坚固； 2) 轻质机床地脚必须防震、抗震，重质机床需做防
震层或做防震沟； 3) 做必要的零地； 4) 配制必要的抗干扰电源； 5) 配用清洁的气、液源； 6) 配用高速加工切削液。
高速加工工艺技术应用
3.高速加工工艺与编程
高速加工工艺技术应用
3.1 高速加工的特点 4) 产品批量化、定制化 5) 工序高集中、切屑高切除率 6) 工艺高智能(方案、刀轨、干涉、工进、形变)、 编程高优化(CAD/CAM、仿真优化软件、电参数监测) 7) 相对加工成本高 机床价值高、设备折旧成本大，对环境要求高 (抗震、抗干扰)，刀柄、刀具费用高，冷却、润滑 要求高。 为此，针对高速加工其特点，制定相应的加工 工艺方案与编程。
高速加工工艺技术应用
高速加工工艺技术应用
1.高速加工背景与现状
1.1 背景源于： • 市场日益激烈的时间、效率、成本的竞争：
a) 快的设计开发速度 b) 极少的工序步骤及周转 c) 产品价值优势/规模化生产加工 • 新材料及复杂的三维曲面形状加工要求： a) 打破传统/创新驱动 b) 薄壁复杂零件/大切除量 C) 3C铝合金、不锈钢材料加工 • 高硬材料及超高的表面加工质量要求: a) 以车或铣代磨 b）减少电加工工序和钳工工序
高速加工工艺技术应用
1ຫໍສະໝຸດ Baidu2 现状
当前现状与先进制造的高速加工存在 以下主要差距：
1) 高速加工零件毛坯制造技术的差距； 2) 高速加工设备制造技术的差距； 3) 高速加工刀具制造技术的差距； 4) 高速加工工艺智能技术的差距； 5) 高速加工检测(机器人)与监测反馈修 正技术的差距； 6) 上、下料应用机器人或机器手的差距。
高速加工工艺技术应用
1.2 现状
高速加工是一项集设备、控制系统、刀量具、 加工工艺技术与编程、监测与检测、工具系统、 CAD/CAM等为一体的加工技术方法，其采用全新的 加工工艺，在刀具、切削用量、走刀路径及程序 编制等方面，都不同于传统的数控加工。
当前现状： 1) 企业高速加工设备少，大都是主轴转速 15000rpm以下的设备，难以实现高速加工要求； 2) 新工艺、新方法创新驱动不够，传统加工模 式与方法根深蒂固，导致有高速设备的企业长期 工作在8000rpm以下，未能发挥高速加工功能； 3) 企业配备的刀具、工具系统难以实现高速加 工要求，现有的工艺也难以适应高速加工要求。
刀具类别及形式(实例) 1) 粉末冶金高钴高速钢涂层刀具(高速加工用磨制)
对有色金属大切削深度的高速工进有上佳表现。 2) 超细晶体微粒(0.1μm)硬质合金涂层刀具
大切削深度加工不锈钢、钛合金、高温合金有上佳 表现
高速加工工艺技术应用
3) 超细晶体微粒(0.1μm)硬质合金涂层PCD刀具 大切削深度、高速工进加工复合材料有上佳表现
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2.高速加工的必备条件
2.2 工具系统 2.2.1 高速刀柄(≥20000rpm)
主要指具有动平衡的高精度刀柄。 1) 7/24锥度的常规ISO、BT、SK高速动平衡刀柄； 2) DIN69893-1的HSK系列高速动平衡刀柄； 3) 高速刀柄配套件，如拉钉、卡芯等。实例 2.2.2 刀具
3.1 高速加工的特点 1) 主轴高转速 国内20000rpm～50000rpm ,进口24000rpm～ 100000rpm 核心部件轴承，目前高速主轴主要采用3种非凡轴承： 陶瓷轴承、磁力轴承、空气轴承。 2) 工进高进给、进退高位移、加减速高响应 直线电机具有高加、减速特性，加速度可达1g～2g， 为传统驱动装置的10～20倍，进给速度是传统的4～5倍。 3) CNC控制系统运行高可靠响应 传输速度快、抗干扰能力强，CPU运算速度快，预 读单元及NURBS功能等要高相应匹配CNC控制器，才能发 挥高速切削加工的效能。
2.3 高速加工的在线检测与监测修正 在线检测主要直接检测零件加工的几何形变或
尺寸精度(英国RENISHAW)；监测修正主要对刀具磨损 进行间接测量，从而对刀具磨损进行补偿，以达到 修正加工尺寸精度。
高速加工切削是指刀具切削刃相对于零件表面 的切削运动(或移动)速度超过普通切削速度的5～10 倍，主要体现在刀具的快进、工进、快退三个环节 上，要适应现代生产快速反应的应用特点。实例
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2.2.2 刀具 刀具合理选择主要是材料、涂层、几何形状与尺
寸。高速加工通常以高转速、小切削量、高工进进 给加工，其切屑去除率比普通数控加工要高，表现 为：加工效率高、切削变形小、设备冲击小、表面 质量高。
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2.高速加工的必备条件
2.1 机床
高速加工机床是实现高速加工的前提和基本条 件，其种类涵盖了数控机床和精密机床，其结构特 点应具有足够的承载能力、高刚性、热稳定性、耐 冲击性和抗震性，确保设备具有优良的静、动态特 性。主轴单元能够平稳提供高转速功率、扭矩响应， 进给单元能平稳提供快速进给功率、扭矩及快速工 进响应，主轴单元和进给单元能精准提供加或减速 度与修正。
4) 金属陶瓷刀具(TiC(N)基硬质合金) 高速车削低碳钢有上佳表现
5) 陶瓷刀具 高速加工有色金属有上佳表现
6) CBN刀具(立方氮化硼) 高速加工钛合金、高温合金、复合材料及高硬度钢
有上佳表现 7) PCD刀具(金刚石)
高速加工有色金属、高硬材料、复合材料有上佳表 现
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2.2.3 工装夹具 根据产品零件特定设计、制造适合高速加工的
高速加工工艺技术应用
3.2 高速加工工艺方案
3.2.1 高速加工工艺流程
产品图纸→工艺设计→工装准备→设备选定→刀具精选→确定检 测
↓ 明确产品材料状态→材料应力变形控制
↓→材料状态处理方式 明确尺寸链及公差等级→精度控制→切削形变及热变形控制
智能化工艺性修正，以实时修正、完善程序。
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2.4 设备环境
1) 机床地面平整坚固； 2) 轻质机床地脚必须防震、抗震，重质机床需做防
震层或做防震沟； 3) 做必要的零地； 4) 配制必要的抗干扰电源； 5) 配用清洁的气、液源； 6) 配用高速加工切削液。
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3.高速加工工艺与编程
高速加工工艺技术应用
3.1 高速加工的特点 4) 产品批量化、定制化 5) 工序高集中、切屑高切除率 6) 工艺高智能(方案、刀轨、干涉、工进、形变)、 编程高优化(CAD/CAM、仿真优化软件、电参数监测) 7) 相对加工成本高 机床价值高、设备折旧成本大，对环境要求高 (抗震、抗干扰)，刀柄、刀具费用高，冷却、润滑 要求高。 为此，针对高速加工其特点，制定相应的加工 工艺方案与编程。
高速加工工艺技术应用
高速加工工艺技术应用
1.高速加工背景与现状
1.1 背景源于： • 市场日益激烈的时间、效率、成本的竞争：
a) 快的设计开发速度 b) 极少的工序步骤及周转 c) 产品价值优势/规模化生产加工 • 新材料及复杂的三维曲面形状加工要求： a) 打破传统/创新驱动 b) 薄壁复杂零件/大切除量 C) 3C铝合金、不锈钢材料加工 • 高硬材料及超高的表面加工质量要求: a) 以车或铣代磨 b）减少电加工工序和钳工工序
高速加工工艺技术应用
1ຫໍສະໝຸດ Baidu2 现状
当前现状与先进制造的高速加工存在 以下主要差距：
1) 高速加工零件毛坯制造技术的差距； 2) 高速加工设备制造技术的差距； 3) 高速加工刀具制造技术的差距； 4) 高速加工工艺智能技术的差距； 5) 高速加工检测(机器人)与监测反馈修 正技术的差距； 6) 上、下料应用机器人或机器手的差距。
高速加工工艺技术应用
1.2 现状
高速加工是一项集设备、控制系统、刀量具、 加工工艺技术与编程、监测与检测、工具系统、 CAD/CAM等为一体的加工技术方法，其采用全新的 加工工艺，在刀具、切削用量、走刀路径及程序 编制等方面，都不同于传统的数控加工。
当前现状： 1) 企业高速加工设备少，大都是主轴转速 15000rpm以下的设备，难以实现高速加工要求； 2) 新工艺、新方法创新驱动不够，传统加工模 式与方法根深蒂固，导致有高速设备的企业长期 工作在8000rpm以下，未能发挥高速加工功能； 3) 企业配备的刀具、工具系统难以实现高速加 工要求，现有的工艺也难以适应高速加工要求。
刀具类别及形式(实例) 1) 粉末冶金高钴高速钢涂层刀具(高速加工用磨制)
对有色金属大切削深度的高速工进有上佳表现。 2) 超细晶体微粒(0.1μm)硬质合金涂层刀具
大切削深度加工不锈钢、钛合金、高温合金有上佳 表现
高速加工工艺技术应用
3) 超细晶体微粒(0.1μm)硬质合金涂层PCD刀具 大切削深度、高速工进加工复合材料有上佳表现
高速加工工艺技术应用
2.高速加工的必备条件
2.2 工具系统 2.2.1 高速刀柄(≥20000rpm)
主要指具有动平衡的高精度刀柄。 1) 7/24锥度的常规ISO、BT、SK高速动平衡刀柄； 2) DIN69893-1的HSK系列高速动平衡刀柄； 3) 高速刀柄配套件，如拉钉、卡芯等。实例 2.2.2 刀具
3.1 高速加工的特点 1) 主轴高转速 国内20000rpm～50000rpm ,进口24000rpm～ 100000rpm 核心部件轴承，目前高速主轴主要采用3种非凡轴承： 陶瓷轴承、磁力轴承、空气轴承。 2) 工进高进给、进退高位移、加减速高响应 直线电机具有高加、减速特性，加速度可达1g～2g， 为传统驱动装置的10～20倍，进给速度是传统的4～5倍。 3) CNC控制系统运行高可靠响应 传输速度快、抗干扰能力强，CPU运算速度快，预 读单元及NURBS功能等要高相应匹配CNC控制器，才能发 挥高速切削加工的效能。