高速切削技術(shù)論文(2)
高速切削技術(shù)論文篇二
淺談高速切削加工技術(shù)及應用
摘 要：高速切削(High Speed Cutting,HSC)是近年來迅速崛起的一項先進制造技術(shù)。本文就高速切削加工技術(shù)的發(fā)展、特點、關(guān)鍵技術(shù)及其應用作一簡要的研究與闡述。
關(guān)鍵詞：高速切削加工; 技術(shù); 研究; 應用
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2011)11-175-001
1931年4月德國物理學家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削(High Speed Cutting)的理論，并于同年申請了專利。他指出：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削溫度不但不會升高反而會降低，且該切削速度VC與工件材料的種類有關(guān)。對于每一種工件材料都存在一個速度范圍，在該速度范圍內(nèi)，由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，切削加工不可能進行。要是能越過這個速度范圍，高速切削將成為可能，從而大幅度地提高生產(chǎn)效率。由于實驗條件的限制，當時高速切削無法付諸實踐，但這個思想給后人一個非常重要的啟示。
一、高速切削加工概述
1.高速切削歷史和現(xiàn)狀
高速切削的起源可追溯到20世紀20年代末期。德國的切削物理學家薩洛蒙博士于1929年進行了超高速切削模擬試驗。1931年4月發(fā)表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削假設。
我國早在20世紀50年代就開始研究高速切削，但由于各種條件限制，進展緩慢。近10年來成果顯著，至今仍有多所大學、研究所開展了高速加工技術(shù)及設備的研究。
2.切削速度的劃分
根據(jù)高速切削機理的研究結(jié)果，高速切削不僅可以大幅度提高單位時間材料切除率，而且還會帶來一系列的其他優(yōu)良特性。高速切削的速度范圍定義在這樣一個給切削加工帶來一系列優(yōu)點的區(qū)域。這個切削速度區(qū)比傳統(tǒng)的切削速度高得多，因此也稱超高速切削。通常把切削速度比常規(guī)高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。
3.高速切削的優(yōu)勢
高速切削具有以下特點：①可提高生產(chǎn)效率;②降低了切削力;③提高加工質(zhì)量;④高速切削的切削熱對工件的影響小;⑤加工能耗低，節(jié)省制造資源;⑥高速切削可以加工難加工材料;⑦簡化了加工工藝流程;⑧可降低加工成本。
4.高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)
4.1高速切削機理的研究。高速切削技術(shù)的應用和發(fā)展是以高速切削機理為理論基礎的。通過對高速加工中切屑形成機理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質(zhì)量等技術(shù)的研究，也為開發(fā)高速機床、高速加工刀具提供了理論指導。
4.2高速切削刀具。從高速切削機理的研究中我們看到，隨著切削速度的提高，金屬切除率得到極大的提高，材料的高應變率使切屑成形過程以及刀具與工件之間接觸面上發(fā)生的各種現(xiàn)象都與傳統(tǒng)切削條件下的情況不一樣。刀具的熱硬性和刀具磨損問題成為關(guān)鍵。
4.3高速切削機床。為了適應粗精加工、輕重切削和快速移動,同時保證高精度,性能良好的機床是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。高速機床技術(shù)主要包括高速單元技術(shù)(功能部件)和機床整機技術(shù)。單元技術(shù)包括高速主軸、高速伺服系統(tǒng)、高速進給系統(tǒng)、高速CNC控制系統(tǒng)等;機床整機技術(shù)包括機床床身、冷卻系統(tǒng)、安全設施和加工環(huán)境等。
4.3.1高速主軸單元。高速主軸單元包括動力源、主軸、軸承和機架四個主要部分，是高速切削加工機床的核心部件，在很大程度上決定了機床所能達到的切削速度、加工精度和應用范圍。
4.3.2高速伺服系統(tǒng)。采用高速的伺服系統(tǒng),這不僅是為了提高生產(chǎn)效率,也是維持高速切削中刀具正常工作的必要條件,否則會造成刀具的急劇磨損與升溫,破壞工件加工的表面質(zhì)量。
4.3.3高精度快速進給系統(tǒng)。高速進給系統(tǒng)的高速性也是評價高速機床性能的重要指標之一，不僅對提高生產(chǎn)率有重要意義，而且也是維持高速切削刀具正常工作的必要條件。
4.3.4高速CNC控制系統(tǒng)。超高速機床要求其CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時間要快得多，高的進給速度要求CNC系統(tǒng)不僅要有很高的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理速度，而且還應有較大的程序存儲量。
4.3.5床身、立柱和工作臺是高速機床設計的另一個關(guān)鍵點，是如何在降低運動部件質(zhì)量的同時，保持基礎支承部件的高靜剛度、動剛度和熱剛度。
5.高速切削加工中的測試技術(shù)
高速切削加工是在密封的機床工作區(qū)間里進行的，在加工過程中，操作人員很難直接進行觀察、操作和控制，因此機床本身有必要對加工情況、刀具的磨損狀態(tài)等進行監(jiān)控、實時地對加工過程在線監(jiān)測，這樣才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率延長刀具使用壽命，確保人員和設備的安全。高速加工的測試技術(shù)包括傳感技術(shù)、信號分析和處理等技術(shù)。近年來，在線測試技術(shù)在高速機床中使用得越來越多。
6.高速切削加工技術(shù)的應用
由于高速切削具備一系列顯著優(yōu)點，因而首先受到航空航天、模具、汽車等行業(yè)的青睞。航空部門大型整體薄壁飛機結(jié)構(gòu)件加工將普遍采用高速銑削工藝，減輕整機重量，提高飛機整機性能。模具制造業(yè)中普遍采用高速加工中心，形成高切削速度、高進給速度、小切深、小走刀步距、能連續(xù)長路程切削的模具加工新工藝，對淬硬鋼的高速銑削成為縮短模具開發(fā)周期、降低制造成本的主要途徑。汽車制造業(yè)將更加積極地采用高速切削加工中心，完成高效高精度生產(chǎn)。
高速切削加工技術(shù)是先進的制造技術(shù)，有廣闊的應用前景。推廣應用高速切削加工技術(shù)的應用，不但可以大幅度提高機械加工的效率、質(zhì)量，降低成本，而且可以帶動一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，當前加強高速切削技術(shù)的基礎研究，建立高速切削數(shù)據(jù)庫、高速切削安全技術(shù)標準，提高機床和工具行業(yè)的開發(fā)創(chuàng)新能力，加快高速切削刀具系統(tǒng)、高速切削機床系統(tǒng)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，已是當務之急。
參考文獻：
[1]汪通悅.何寧，高速加工的技術(shù)進展歷程，[期刊論文]淮陰工學院學報2005(3)
[2]張伯霖.楊慶東.陳長年，高速切削技術(shù)與應用，[期刊論文]2002 [3]袁峰.王太勇.王雙利，高速切削技術(shù)的發(fā)展與研究[期刊論文] ――機床與液壓2005(12)
[4]艷芳.淺談高速切削技術(shù)的應用.[期刊論文]2005(5)
[5]熊建武.周進.陳湘舜，高速切削加工技術(shù)的特點及應用要求 [期刊論文]科學技術(shù)與工程2006(10)
看了“高速切削技術(shù)論文”的人還看：
高速切削技術(shù)論文(2)
