高速加工技术--.ppt

1、a，1，高速和超高速加工技术(4h)，高速加工技术是21世纪影响广泛的先进制造技术之一，应用和开发已有10多年，一般切削速度、进给速度超过正常值的5倍，称为高速加工。高速加工的切削速度高、进给速度高，使切削效率比传统加工高5-10倍，高速加工的切削机制比传统加工具有优势，在航空航天、汽车、摩托车产业和模具产业中广泛使用高速加工技术。a，2，1，切削用量3个元素，切削速度进给(或进给率)fmm/r，mm/冲程，mm/s，mm/齿的后进食量(切削深度)aP，4.0切削理论研究，a如果主运动是旋转运动，则在完成d主运动的刀具或工件上的某一点处旋转直径(mm)；n主运动的速度(rmin或RS)。进给率

2、f每个齿的进给率是刀片上选定点相对于工件的进给运动速度(mms单位)。进给f是工件和刀具在进给运动方向上的相对偏移量，工件或刀具的主要运动为每个旋转或笔划。刀量(切削深度)，a，4，主要内容概述，1。研究现状和发展趋势；卓越及其原因；机床结构和关键技术；工具材料和结构；5.高速磨削技术，a，5，2，影响切削力的因素，影响切削力的因素主要有四个方面：工件材料、切削量、刀具几何参数其他因素刀具磨损切削油工具材料，a，6，3，切削热量和切削温度，工件加工精度，加工表面的质量，刀具磨损和耐久性及生产率1影响切削热生成和发射2切削温度的主要因素3切削温度的理论计算4切削温度对工件、刀具和切削过程的影响，

3、a，7，4，切削热生成和发射，切削中消耗的能量几乎全部转换为热切削热。也就是说，切削热。工件材料的弹性、塑性变形和前向、后刀面的摩擦力，5086，4010，周边介质为1，93，a，8，切削温度对工件、刀具和切削过程的影响，加工温度对工件材料机械性能的影响刀具磨损和刀具材料的影响是刀具磨损的主要原因，使刀具磨损恶化，降低刀具耐久性。但是，切削温度高有利于硬质合金刀具材料的韧性。工件本身和杆对毛坯尺寸精度的影响由于热膨胀，工件的尺寸精度可能达不到要求，影响加工的表面质量。a，9，5，切削温度是影响切削温度的主要因素，切削温度通常指前刀面与锯屑接触区域的平均温度。实验公式，实验测量的刀接触区域平均温

4、度()c切削温度系数；a，10，切削量，切削速度Vc 2切削温度30E%进给f 2切削温度15%背刀体积aP 2切削温度5%8%，a，11，影响切削温度的因素，刀具磨损：磨损f切削温度切削油可以降低切削温度。a，12，4.1基础理论研究，(a)问题说明：a，13，a，14，a，15，a，16，a，17，a，18，4.2技术内涵，a，20，4.3高速加工机械和设备，a，21，a，22，a，23，高速主轴单元，a，24，a，25，a，26，a，27，a为什么？高速加工技术的共性，与4.5传统加工方法相比具有优势，a，41，a，42，长期以来传统加工方法是“重蓝色芯片”加工方法，芯片深度大，进给速度

5、低，转速低，在低速范围内内需大的扭矩为特征，根据标准直流电动机的最大速度和转矩关系，需要更大的齿轮变速速度。这种加工方法必然会向工件和机床传递更大的力负载和热负载。HSC技术以“快速、轻切削”的方式切削深度小，但切削速度可提高5-10倍。这是因为主轴轴承、刀具和工件中切削力负载较小的同时生成的热量大部分被层切面消耗，工件和刀具的热负荷较小。实验可以证明，随着切削速度的增加，切削过程中产生的热负荷减少，从而延长刀具寿命，表面处理质量优秀(加工表面没有“微焊接效果”)。a、43、传统加工中工件材料、刀具材料和刀具的几何角度、切削用量和零件的几何结构是影响切削效率和加工质量的主要因素。考虑到切削力、

6、切削变形和刀具磨损对加工的影响，粗加工使用加工量和较大的进给速度来提高加工效率，在精加工时确保表面加工精度，因此加工大型薄壁零件、难以加工的材料和几何结构复杂的零件时，加工过程复杂且需要较长的加工时间。在一般切削速度范围内，切削速度的增加会提高切削温度，切削温度的增加会加剧刀具磨损，切削速度达到特定阈值时，切削温度和切削力会降低。切削温度的降低、切削力的大幅减少和切削变形的减少，不仅可以实现传统刀具的超高速切削，还可以大大缩短切削时间，使机床的生产率提高一倍。高速加工与传统加工相比具有独特的优点：a、44，大大缩短了加工时间，产品加工所需时间最长的工序是精加工。对于精加工，高速加工比普通加工快

7、4倍以上，在普通CNC机床精加工时，普通进给速度为3 1 6m/min，而高速机床通常在聪明60m/min的5倍10倍以上。对于粗加工，高速加工采用非常小的切削深度，但时间范围内的切削仍比常规CNC机床加工快几倍。也就是说，一台高速加工的高速机床可以代替几台普通的数控机床。(2)减少切削振动。加工时振动是影响加工精度的因素之一，振动加剧了表面粗糙度，加快了刀具磨损，缩短了机器寿命。高速加工时切削力下降，而切削力是切削系统振动的主要激发源，高速使切削系统的励磁频率远离机床固有频率，切削稳定，振动小，加工表面质量高。(3)由于切削温度和切削力的降低，高速切削可以加工45-65HRC的高毛坯材料和未

8、加工材料，使用干切削防止使用切削油，保护环境，降低成本。a，45，(4)切削力减少，尤其是径向切削力明显减少时，夹紧力相应减少，从而导致零件的内部应力和变形较小。降低加工时的切削温度可减少热变形，这对加工薄肋零件特别有用。(5)由于高速加工切削力的减少，刀具的刚度要求不高，因此高速加工通常可以使用大直径刀具、小切削深度、小切削宽度和快速多走刀来提高效率。(6)高速加工可以显着缩短处理时间，缩短交货期。由于生产量相同，机床的配置数量减少，降低了投资成本，同时减少了车间占地面积，减少了工作人员数量。a，46，高速加工技术应用的主要原因是该技术本身具有很多优点。高速加工主要是模具产业、飞机制造产业、

9、光学和精密仪器加工、汽车制造产业和家庭设施生产(见表)。高速加工不是制造精密零件的必要加工方法，但在精密加工领域取得了重大进展，使用高速切削技术，表面加工质量可以达到Ra=0.2m和Rz=3m。4.6的典型应用，a，47，a，48，a，49，a，50，a，51，a，52，a，53，a，54，4.7技术限制只有影响加工过程的所有因素都达到最佳拟合时，HSC技术才能成功。这些元素包括：刀具技术、编程、CNC和电动机、机床本身设计。，3.1刀具技术(1)刀具材料；(2)工具结构；(3)机床、刀具(刀具清单/刀柄)、工件(工件夹具)等整个系统的刚度对刀具的寿命和可实现曲面加工的质量有显着影响；(4)刀

10、具长度和加工方向对加工曲面的质量也有很大影响。a、55，3.2编程过程设计分为模型构建(CAD)和必要的制造过程(CAM)两个方面：工具、加工策略等。成功应用HSC的关键在于，CAD/CAM的程序员必须能够自动从加工刀具调整到最佳加工方法。3.3CNC和电动机现代CNC控制器可以提高速度、精度和表面处理质量，主要特点是将：程序段处理时间减少到0.5毫秒。内存大于1.5GB。螺旋、NURBS抛物线、双曲线)等插值。前瞻性功能可以实现100多个方案段。具有刀具长度和加工几何尺寸的自动补偿功能，特别是对于5轴机床。磁带仓管理功能(TCPM)。振动限制和补偿；可以达到100MB的快速接口(以太网)速度

11、。控制器模块的要求包括：缩短：程序周期时间、前瞻性功能和减振装置、优秀的进给控制系统、标准接口和数据处理网络。a，56，(1)程序段循环时间短。对于3D几何体，轮廓始终细分为许多小增量以获得最佳曲面处理质量，因此程序执行时间可能会很长，需要快速执行程序模块。例如，加工工艺段加工时间为4ms、长度为0.5mm的直轮廓段时，进给速度可能达到7500mm/min。(2)前瞻性功能。通常，由于分割单元长度不同，生成的曲率半径也不同，因此需要更改进给速度以适应不同的曲率半径。必须预测(展望)工件的几何，以便提前确定方向变化，因此，NC主轴可减速或加速以保持最小轮廓错误和最经济的加工时间。(3)减振装置。

12、现代CNC的另一个特点是，在加速度变化的过程中，为了确保加工轮廓的精度，采用“扁平振动装置”可以避免可能的振动。(4)进给控制系统。为了满足HSC机床的动态要求，只能使用数字电动机代替模拟电动机。与传统模拟电动机相比，数字电动机的主要优点是可控制的高速进给率、高精度和速度控制、大补偿和漂移范围、高安全M/C故障诊断、高Kv 1因子以及在机床上容易安装。a，57，3.4机床HSC需要机器床能够快速移动，因此，如果机器本身的设计没有充分考虑，CNC系统的高性能不能转换为高质量切削性能和可靠运行。第一个是位置精度问题。HSC要求CNC能够快速处理大量数据，以确保快速进给和机床的加速和减速性能，但这一

13、切都不能承受位置精度损失。CNC仅快速处理数据是不够的。机床必须具有大量载荷，进行精确的三维或5维移动。三个或五个伺服电动机具有足够的动力克服机械运动阻力、切削力和工件的重量，同时必须驱动滚珠螺钉或齿轮齿条，将旋转运动转换为直线运动。(5)接口和数据处理网络。对于处理三维几何图元的HSC机床的CNC控制器，使用串行接口(例如RS232)需要相当长的时间，因为数据量通常为几兆字节。特别是在连续负载模式下，传输速度太慢也会对主轴转速产生负面影响。因此，所有最新的控制器都必须能够通过“以太网”网络直接传送程序。a，58，HSC技术的另一个主要问题是在特定温度条件下确保机械精度。轴承、滚珠丝杠和导轨的摩擦导致热量，这种外部电力产生热量，切削过