第二高速切削机床.ppt

现代制造技术
第四节
超高速加工技术
对于普通机床来说,加工过程中消耗的时间70%以上是辅助时间。随着各种自动化程度较高的加工装备的应用,加工过程中切削时间所点的比例越来越大。要想进一步提高生产率,就必须减少切削时间。
由于高速切削具有较高的生产率,且能获得优良的质量。发达国家对此进行了大量的研究。目前,高速加工在航空航天、汽车制造、模具制造等行业得到了越来越广泛的应用,并取得了显著的经济效益。
第一概述
一、高速切削机床
高速切削机床近年发展越来的一项现代制造技术,是继数控机床后对机械制造业具有深远影响的又一场技术革命。
第二高速切削机床
第一台实用化的高速切削机床:
1976年美国的Vought公司研制了一台高速铣床,主轴最高转速为20,000r/min。
我:
我国自20世纪80年代起从国外引进高速切削机床以来,高速机床技术有了长足的进步。但我国在机床关键功能部件的研发上,仍远远落后于市场的需求。
1. 高速切削的概念
。他指出切削速度与切削温度的关系如下图所示。
切削温度℃
切削速度 Vc(m/min)
Vcb
A区
B区
C区
A区切削温度随切削速度的提高而提高。
B区由于切削温度过高而不适宜进行切削。
C区切削温度随切削速度的提高反而降低,同时切削力也幅度降低。
虽然受当时的条件所限,这一理论没有付诸实践,但却给后人一个重要的启示:即有可能在C区进行切削。目前高速数控机床已逐渐成为数控机床的主流。
制造厂家
(国别)
机床名称
型号
主轴最高转速
(r/min)
最大进给速度
(m/min)
主轴驱动功率
KW
Mikron
(瑞士)
HSM800
加工中心
42,000
30
13
Cincinnati
(美国)
HPMC
五轴加工中心
60,000
60
80
Roders
(德国)
RFM1000
加工中心
42,000
30
30
Mazak
(日本)
SMM-2500UHS
加工中心
50,000
50
45
高速加工中心参数示例
1978年,CIRP(国际生产工程研究学会)切削委员会提出:切削线速度为500~7,000m/min的切削为高速切削。
对铣削加工,ISO1940标准规定,主轴转速高于8,000转为高速切削。
以高于5~10倍的普通切削速度定义为高速切削。
以DN值(主轴轴承孔直径D与主轴最大转速N的乘积)定义高速切削,DN值达(5×2000)×。
关于高速切削目前尚无一个统一的定义,常用的定义有:
以刀具和主轴的动力学参数来定义高速切削。
2. 高速切削的优点
提高生产效率
由于主轴转速和进给的高速化,加工时间减少了50%,机床结构也大大简化,易于维护。
可获得较高的加工精度
由于切削力可减少30%以上,工件的加工变形减小,切削热还来不及传给工件,热变形小,有利于加工精度的提高。
可获得较高的加工表面质量
由于在保证生产效率的同时,可采用较小的进给量,从而减小了加工表面的粗糙度值;又由于机床的激振频率远大于工艺系统的固有频率,故振动时表面质量的影响很小;加工表面的受热时间短,切削温度低,加工表面可保持良好的物理力学性能。
可加工各种难加工材料
利用高速切削加工难切削材料,不仅可大幅度提高生产率,还可有效降低刀具磨损。
降低生产成本
高速切削时,单位功率的金属切除率显著增大。由于单位功率的金属切除率高、能耗低、工件的在制时间短,从而提高了能源和设备的利用率,降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例。
简化了加工工艺流程
常规切削加工不能加工淬火后的材料,淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料
3. 高速切削对机床的要求
机床是实现高速与切削的首要条件。高速切削对机床提出了很多新要求,归纳如下:
主轴要有高转速、大功率和大扭矩
进给速度高
主轴与进给系统加速度高
机床有良好的静、动态特性(刚度)
机床的其它功能部件性能高