《超高速加工技术》PPT课件.ppt

第4讲高速加工技术 本节要点高速加工的概念与特征高速加工的切削速度范围高速加工的切削理论高速切削加工的优点和应用高速切削加工的关键技术高速磨削加工 高速加工技术 采用超硬材料的刀具和磨具 能可靠地实现高速运动的自动化制造设备 极大地提高材料的切除率 并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术 超高速加工包括超高速切削和超高速磨削 超高速切削 SuperHigh speedCutting 采用比常规速度高得多的切削速度进行加工的一种高效新工艺方法 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 10000r min 高速加工的概念与特征 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异 车削 Turing 700 7000m min 铣削 Milling 300 6000m min 钻削 Drilling 200 1100m min 磨削 Grinding 50 300m s 镗削 Boring 35 75m min 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同 1 高速加工切削速度的范围 铝合金 AluminumAlloy 1000 7000m min 铜 Cu 900 5000m min 钢 Steel 500 2000m min 灰铸铁 Graycastiron 800 3000m min 钛 Ti 100 1000m min 德国切削物理学家CarlSalmon博士1929年进行了超高速模拟实验 2 切削理论的提出 图2切削速度变化和切削温度的关系 在1931年4月 根据实验曲线 提出著名的 萨洛蒙曲线 和高速切削理论 切削力低切削变形小 切屑流出速度加快 切削力比常规降低30 90 可高质量地加工出薄壁零件 3 高速加工的特点 材料切除率高单位时间内切除率可提高3 5倍 图3加工零件 高精度切削激振频率远高于机床系统固有频率 加工平稳 振动小 减少工序工件加工可在一道工序中完成 称为 一次过 技术 Onepassmachining A为高速切削加工时的热传导过程B为传统加工的热传导过程图4热传导对比图 热变形小温升不超过3 C 90 切削热被切屑带走 图5HSM600U型数控五轴高速加工中心生产厂家 瑞士Mikron主轴转速 最高42000rpm主轴功率 13KW进给速度 最高40m min定位精度 0 008mm重复定位精度 0 005mm 高速加工技术的发展与应用 图6HSM系列高速五轴联动小型立式加工中心 图9HSM400 加工极高表面光洁度的硬钢HRC62 铝 铜 塑料工件 图7HSM800 图8HSM600 高速切削加工应用 1 航空航天领域 大型整体结构件 薄壁类零件和叶轮零件等 图10波音公司的F15战斗机的起动减速板 铝合金整体零件 整体零件 掏空 切除量大零件有薄壁 要求小切削力小直径刀具较长的刀具悬伸 图11高速铣削典型工件 2 汽车制造 3 模具制造 生产剃须刀的石墨电极 生产球形柄用的铜电极 图15高速切削加工电火花加工用工具电极 4 难加工材料领域 硬金属材料 HRC55 62 可代替磨削 精度可达IT5 IT6级 粗糙度可达0 2 1um 5 超精密微细切削加工领域 粗铣整体铝板 精铣去口 钻680个直径为3mm的小孔 时间为32min 图16高速切削加工医用药盒 高速切削加工的关键技术 1 高速主轴 高速化指标 dmn值 至少达到1 106 电主轴 交流伺服电动机内置式集成化结构 转子套装在机床的主轴上 定子安装在主轴单元的壳体中 采用水冷或油冷 精度高 振动小 噪声低 结构紧凑 采用的轴承有 滚动轴承 陶瓷轴承 磁浮轴承 气体静压轴承 液体静压轴承 陶瓷球轴承 陶瓷轴承高速主轴结构 磁浮轴承主轴结构 2 快速进给系统 伺服电动机 大导程高速精密滚珠丝杠副 直流直线电机 交流永磁同步直线电动机 交流感应异步直线电动机的进给系统 3基座4磁性轨道5直线电机6直线导轨7直线光栅8平台9接口电缆10防护罩图20结构图 3 高性能的CNC控制系统 图21六杆机床 并联机床结构 4 先进的机床结构 图22德国HSK型刀柄及其联接结构 5 高速切削的刀具系统 刀具角度选择 表1超高速切削刀具最佳前角和后角推荐值 磨削 Grinding 借助于砂轮表面大量磨粒作切削刃去除材料的一种方法 磨削速度 Grindingspeed 指砂轮表面磨粒在工件材料上进行刻划切削的运动速度 通常就是砂轮周边的回转线速度 单位m s 高速磨削 High speedgrinding 磨削速度在100m s以上 超高速磨削 Superhigh speedgrinding 150m s以上即常规速度五倍以上的高速磨削 高速磨削加工 1 高速主轴 高速磨削关键技术 图23高速主轴动平衡系统1 信号传送单元2 紧固发兰盘3 内装电子驱动平衡块4 磨床主轴 2 高速磨床结构 图24直线电机驱动高速平面磨床 3 高速磨削砂轮1 要求 砂轮基体的机械强度必须能承受高速磨削时的磨削力 必须考虑高速离心力作用 砂轮磨粒突出高度要大