超高速加工技术演示文稿

超高速加工技术演示文稿目前一页\总数二十七页\编于九点优选超高速加工技术目前二页\总数二十七页\编于九点超高速加工的基本概念高速加工技术：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。索引目前三页\总数二十七页\编于九点超高速加工的内涵

德国切削物理学家萨洛蒙（CarlSalomon）博士于1931年提出的著名切削理论认为：一定的工件材料对应有一个临界切削速度，在该切削速度下其切削温度最高。在常规切削速度范围内，切削温度温度随着切削速度的增加而提高。在切削速度达到临界切削速度后，随着切削速度的增大切削温度反而下降。目前四页\总数二十七页\编于九点启示：如果切削速度能超过切削“死谷”在超高速区内进行切削，则有可能用现在的刀具进行高速切削，从而大大减少切削工时，成倍的提高机床的生产率。萨洛蒙曲线超高速加工的内涵目前五页\总数二十七页\编于九点超高速加工的内涵德国切削物理学家CarlSalmon博士1929年进行了超高速模拟实验。索引目前六页\总数二十七页\编于九点V=高速加工切削速度的范围

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◎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索引目前七页\总数二十七页\编于九点超高速加工的特点切削力低

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；材料切除率高

单位时间内切除率可提高3-5倍；图加工零件目前八页\总数二十七页\编于九点超高速加工的特点加工能耗低

超高速切削时，单位功率的金属切除率显著增大。如克希德飞机制造公司的铝合金超高速铣销，主轴转速从4000r/min提高到20000r/min，切削力减少了30%，金属切除率提高了3倍，工件的制造时间短，从而提高了能源和设备的利用率，适用于材料切除率要求大的场合，如汽车、模具和航天航空等制造领域。工艺系统振动小

在超高速加工中，由于机床主轴转速很高，激励振动的频率远离机床固有振动频率，因此可使工艺振动减小，提高加工质量。目前九页\总数二十七页\编于九点超高速加工的特点高精度

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热传导对比图热变形小

温升不超过3ºC，90%切削热被切屑带走；索引目前十页\总数二十七页\编于九点

图

HSM600U型数控五轴高速加工中心

生产厂家：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超高速加工的应用目前十一页\总数二十七页\编于九点图

HSM400加工极高表面光洁度的硬钢HRC62、铝、铜、塑料工件图

HSM800图

HSM600超高速加工的应用目前十二页\总数二十七页\编于九点（1）模具制造

图采用高速加工缩短模具制作周期（日产汽车公司）与最终尺寸差值/mm加工时间100%粗加工精加工手工精修传统加工方法高速切削少量手工精修0.11100.00010.01超高速加工的应用目前十三页\总数二十七页\编于九点b）高速模具加工的过程图两种模具加工过程比较1硬化毛坯→2粗铣→3半精铣→4精铣→5手工磨修

a）传统模具加工的过程1毛坯→2粗铣→3半精铣

→

4热处理

→5电火花加工→6精铣→7手工磨修

电极制造目前十四页\总数二十七页\编于九点

（2）汽车制造专用机床5轴×4工序=20轴（3万件/月）刚性（零件、孔数、孔径、孔型固定不变）1234钻孔表面倒棱内侧倒棱铰孔表面和内侧倒棱高速钻孔高速加工中心1台1轴1工序（3万件/月）柔性（零件、孔数、孔径、孔型可变）图汽车轮毂螺栓孔高速加工实例（日产公司）超高速加工的应用目前十五页\总数二十七页\编于九点

（3）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

（4）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:32min。图

高速切削加工医用药盒索引超高速加工的应用目前十六页\总数二十七页\编于九点（1）高速主轴

当前，主轴高速在结构上几乎全部采用主轴电动机与主轴合二为一的结构形式，简称电主轴，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，采用水冷或油冷循环系统使主轴在高速旋转时保持恒定的温度。这样的主轴结构精度高、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。

高速化单元是高速加工机床最关键的部件。在超高速运转的条件下，传统的齿轮变速和皮带传动方式已不能适应要求，为适应这种切削加工，高速主轴应具有先进的主轴结构和优良的主轴轴承、良好的润滑和散热系统等。高速化指标：dn值，至少达到1×106进给速度在10m/min以上

超高速加工的关键技术目前十七页\总数二十七页\编于九点陶瓷球轴承图

陶瓷轴承高速主轴密封圈电主轴陶瓷球轴承冷却水冷却水陶瓷轴承高速主轴结构图

陶瓷轴承高速主轴旋转变压器目前十八页\总数二十七页\编于九点前辅助轴承电主轴双面轴向推力轴承前径向轴承后径向轴承后辅助轴承前径向传感器后径向传感器轴向传感器图

磁浮轴承高速主轴磁浮轴承主轴结构目前十九页\总数二十七页\编于九点放大器电磁铁（定子）传感器转子

图

磁悬浮轴承工作原理控制器目前二十页\总数二十七页\编于九点（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

结构图超高速加工的关键技术目前二十一页\总数二十七页\编于九点（3）高性能的CNC控制系统（4）先进的机床结构用于高速加工的CNC控制系统必须具有很高的运算速度和运算精度以及快速响应的伺服控制，以满足高速及复杂型腔的加工要求。为了适应粗、精加工，轻重切削负荷和快速移动的要求，同时要保证高精度和高速切削，机床床身必须具有足够的刚度、强度和高的阻尼特性及热稳定性。超高速加工的关键技术目前二十二页\总数二十七页\编于九点（5）高速切削的刀具系统工件材料最佳前角数值最佳后角数值铝合金12°~15°13°~15°铜材0°~5°12°~16°铸铁0°12°铜合金8°16°纤维强化复合材料20°15°~20°表

超高速切削刀具最佳前角和后角推荐值索引超高速加工的关键技术目前二十三页\总数二十七页\编于九点磨削(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。高速磨削的基本概念目前二十四页\总数二十七页\编于九点图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

高速磨削的关键技术（1）高速主轴目前二十五页\总数二十七页\编于九点图直线电机驱动高速平面磨床（2）高速磨床结构高速磨削的关键技术目