数控机床中高速切削技术研究报告

1、 3数控机床中高速切削技术争辩报告摘要中的关键技术及在加工过程中消灭的问题的解决方法。引言系到一个国家的战略地位。作为制造系统最根本的加工单元,以数控技术为核心的数控机床的生产和应用已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。数字把握技术 (简称数控技术) 是指人依靠数字指令来完成对机器动作的把握我们寻常所说的数控系统是指承受存储程序的专用计算机实现局部或全部根本数控功能 , 能够适应产品频繁改型的“ 柔性”数字把握系统 , 简称CNC(ComputerNumericalControl)。数控技术在全世界范围内得到了大规模的应用和进展, 数控技术争辩已经涉及到了高速数控加工的领域,高速加

2、工正成为数控加工领域中的一个主要进展方向。高速加工的概念(Car Salomon) 博士的有名切削试验及其物理引申, 他认为:肯定的工作材料应当对应有一个临界切削速度, 其切削温度最高。图 1 为高速切削区域示意图, 在常规切削范围内, 切削温度随着切削速度的增大而提高, 这是人们寻常所熟知的。当切削速度到达临界切削速度后,假设能越过 B 区, 而在具有较高速度的高速区进展切削加工, 则不但有可能仅高机床生产效率的目的,而且还将会给切削过程带来一系列的优良特性。人们在实际操作中也觉察: 当切削速度提高10 倍, 进给速度提高20 倍, 远远超越传统的切削 “ 禁区”后, 切削机理发生了变化,

3、导致单位功率的金属切除率提高了30%70% ,留在工件上的切削热大幅度降低, 切削温度不升反降, 切削振动几乎消逝, 切削加工发生了本质1.高速切削区域示意图高速切削技术的优点生产率显著提高单位时间内去除零件材料量大大提高，从而缩短了工件生产时间和生产周期,极带来较高的经济效益。减小热效应,延长了刀具寿命95%以上的减小了工件因切削热而产生的变形,延长了刀具寿命,为实现干切削制造了条件。提高工件精度和外表粗糙度上面已经提到, 工件的加工中因热量较少而变形小,刀具的变形也小。另外机床的振动,因此工件精度相对于一般切削有所提高。高速切削加工是浅加工 ,切削深度小,进给速度快,被加工工件外表粗糙度小

4、, 切削钢件时，R a0.20.4 ,切削铝合金件时, Ra0.40.6。可以加工超薄类工件高速切削时切削力较小,又具有加工质量恒定等优点,因此可以加工出超薄类工件。如航空业中螺旋薄壁件的高速铣削等。实现高速数控加工的关键技术述。高速主轴单元150000r/min, 输出功率仅 30kW,应用范围较小。高速电主轴在构造上全部承受沟通伺服电机直接驱动的集成化构造 , 取消齿轮变速机构, 并配备有强力的冷却和润滑设计。集成电机主轴的特点是振动主轴直接连接, 另一种则是把电机转子与主轴做成一体。这种电机与机床主轴每分钟几万转到几十万转, 正在渐渐向高速大功率方向进展。高速加工进给系统 n v / d

5、vmm/min; d:vt=apZnap 铣刀每一刀齿在一转中所切削的厚度, mm; Z 铣刀的齿数。vtn 成正比。这就要求进给系统要有与主轴高转速相对应的高速进给运CNC 的高速性能通常状况下是以 CNC 连续执行进给量为 1mm 的三维插补程序CNC地调整进给速度以加工出高精度的简单曲面轮廓。丝杠传动和直线电机传动。承受高速滚珠丝杠副传动系统。这种方法是在提高进给伺服电机转速的40m/min90m/min国外大局部高速加工中心仍使用滚珠丝杠副, 日本马扎克公司在 FF660 机床上使用滚珠丝杠副 , 机床快速移动速度到达了 90m/min,1.59.8m/s。承受直线电机进给驱动系统。虽

6、然高速滚珠丝杠副传动系统可在肯定程4m6m)实现高速直线运动乃至平面运动。高速刀具系统瓷)、 氮化硅基陶瓷和 Si3N4+TiC( 或 TiCN) 复合陶瓷、 聚晶立方体氮化硼PCDCVD 和人工合成单晶金刚石)等。刀柄构造要求具有很高的几何精度和装夹重复精度、很高的的高速性能, 最正确途径是将原来仅靠锥面连接定位改为锥面与端面同时接触定HSK高速把握系统用于高速切削的 CNC 系统必需是具有很高的运算速度和精度以及快速响应的伺服把握, 以满足高速度及简单型腔的加工。为此,很多高速切削机床的 CNC64CPUCPU3Ls0.5Ls。同时配置功能强大的后置处理软件, 可使工件加工质量在高速切削时

7、得到明显改善。如目前常用的 Master 走过尖角。高速切削机床冷却系统在高速切削条件下, 单位时间内产生的大量热切屑不仅干扰切削工作的正高效的冷却系统( 如高压喷射装置) ,把大流量的高压冷却液直接射向切削部位,7 MPa60 L/min 的高压冷却液, 使冷却液以“瀑布”方式从机床顶部淋向工作台,把大量热切屑冲离工作台。高速加工监测技术高速加工监测技术主要指在高速加工过程中通过传感、分析、信号处理等,大大延长刀具寿命、保证产品质量、提高效率、保证设备及人员安全。高速切削机床换刀装置一般机床略有增加, 但牢靠性却大大提高了。高速切削机床温控系统机床的热特性是指机床构造在其内部热源和外部热源的

8、作用下 , 产生构造有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。此外,还可承受低膨胀系数的铸铁来作高速机床的主轴箱体, 以削减主轴的热伸长和主轴部件的热变形。高速数控加工过程中解决的关键问题高速电主轴的热稳定性是需要解决的关键问题之一。电主轴单元中的内冷却作用。高压大流量的冷却液在高速数控加工中的作用是减小摩擦、降低温度、液和废液处理方面的费用目前已占总本钱的 14%16%, 而刀具费用只占 2%4用适宜的刀具材料, 并进展特地的刀具构造设计, 选择经过试验的工艺参数。、功率较小、价格较高和对四周环境要求过高等缺陷。所以,在加工时要留意通过选择适宜的材料和制造工艺来解决这些问题。高速切削技术的进展展望熟,特别是高速主轴的消灭,切削速度将进一步提高,但也要追求高速切削转速和具材料的争辩与突破,可以预言立方氮化硼和聚晶金刚石将在高速切削刀具材料将对机械制造业产生重要而深远的影响。完毕语具制造业、 机床制造业、航空航天业、造船业、军事工业。它的主要特点是机能够得到高度的柔性,利于产品快速地更换代,同时又不降低生产效率。参考文献：陈 成. 实现高速数控加工关键技术的争辩. 机械工程与自动