超高速加工技术课件

1、超高速加工,现在随着工业技术的进一步发展，超高速度切削加工技术已成为切削加工的主流，日益广泛地被应用于模具、航空、高速机车和汽车工业等领域，并应取得了巨大的经济效益。 尤其在模具制造工业中，德国、日本、美国等大约有30%-50%的公司用超高速切削加工技术。采用超高速切削加工技术，加工时间按缩短到原来的几分之一。 汽车工业发动机铝合金和铸铁缸体，广泛采用超高速切削加工技术，大大地提高了加工效率，降低成本。此外，超高速切削加工技术还应用于快速成形、光学精密零件和仪器仪表等加工领域。 近年来，我国航天、航空、汽轮机磨具等制造行业也引进了大量加工中心和数控机床，都不同程度地开始推广应用超高速切削加工技

2、术。 超高速加工是切削加工发展的方向，在21世纪必将成为切削加工的主流。作为先进制造技术的一项全新的共性实用技术，超高速切削加工技术将克服当前存在的一些技术障碍，在未来得到更好的发展！,超高速加工的应用和发展,采用超硬材料的刃具，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“加工质量”的现代加工技术，其切削速度通常比常规加工高10倍左右。,超高速加工的概念,1、超高速加工的“前提”和“先决条件” ： 超硬材料刀具,刀具材料：从碳素钢和合金工具钢，高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石、立方氮化硼、氮化硅及聚晶立方氮化硼等。,刀具结构：主要有“整体”和

3、“镶牙”两类。“镶牙刀具”主要采取机夹结构。超高速时有可能会造成刀体和刀片加紧结构破坏以及刀片破裂或甩掉，因此夹紧结构必须有高的强度与断裂韧性和刚性，以保证安全可靠。,(1).主轴电动机与主轴单元作平行轴布置，其间用高速带传动； (2).主轴电动机与主轴单元作同轴布置，其间用联轴器联接并传动； (3).采用“电主轴”，实现零传动。,2、高速主轴单元：“交流变频电机”与“主轴 单元”传动方式,1.超高速加工的关键设备：高速数控机床和加工中心,常规加工速度一般是：100 m/min以下。而随着刀具材料的创新，高速切削 速度从：12m/min提高到1200m/min以上。针对不同加工工艺、加工材料，

4、超高速加工切削速度范围如下表所示：,“超高速切削加工”的优越性,1、加工效率高 ：切削速度、进给速度比常规切削高10以上倍。随着切削速度的提高，单位时间内材料切除率(切削速度、进给量、切削深度的乘积，v*f*ap)增加，因此加工时间减少（通常可缩减到原来的13），大幅提高加工效率，提高加工成本。 2、切削力小 ：在高速切削加工范围内，随着切削速度的提高，切削力随之减少。根据切削速度提高的幅度，切削力可比常规降低30以上，单位功率材料切除率可提高 40以上，通常刀具寿命可提高约70。,3、热变形小：超高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，90以上的切削热来不及传给工件而被切屑迅速带走。于是传给工

5、件的热量大幅度减少，类似于冷加工，有利于减少加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。 4、加工精度高 ：切屑被飞快地切离工件，切削力和切削热影响小，从而使工件表面的残余应力小，使刀具和工件的变形小，保持了尺寸的精确性、较好的表面质量。,5、工艺系统振动减小：从动力学的角度来看，超高速加工过程中，随着切削速度的提高，切削力的降低，而切削力正好是切削过程中产生振动的主要激励源。转速越高，旋转刀具切削加工时的激振频率越高，使切削系统的工作频率远远超出“机床-工件-刀具” 系统的固有频率范围，因此几乎不会造成工艺系统振动。而且工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面

6、粗糙度。 6、减少后续加工工序：高速切削加工获得的工件表面质量几乎可与磨削相比，因而可以直接作为最后一道精加工工序。,7、良好的技术经济效益：由于超高速加工可以缩短加工时间、减少加工能耗，可加工刚性差的零件，零件加工精度高，提高了刀具耐用度和机床利用率，节省了换刀辅助时间和刀具刃磨费用等，因此具有良好的经济效益。,超高速机床,高速CNC控制系统：,数控超高速切削加工要求CNC控制系统具有快速处理数据能力和高的功能 化要求特性，以保证在超高速切削时，特别是在5轴坐标联动加工复杂曲面时仍具有良好的加工性能。,超高速CNC数控系统的数据处理能力有两个重要指标：一是单个程序段处理时间。为适应超高速，要求单个程序段处理时间非常短。为此需要