高速切削加工技術論文(2)
高速切削加工技術論文
高速切削加工技術論文篇二
淺談高速切削加工技術的發(fā)展
摘 要:高速切削技術是近十幾年來迅速崛起的一項先進制造技術,已成為現代制造業(yè)的重要組成部分。從高速切削的特點和機理入手,分析這項高新技術發(fā)展狀況和目前的應用。
關鍵詞:高速切削;機床;刀具
高速切削是指在比常規(guī)切削速度高出很多的速度下進行的切削加工因此,有時也稱為超高速切削Utra一ligh Speed Machining)。高速切削是一個相對的概念,當使用不同的加工方法和工件材料與加工刀具時,Hsc的切削速度會有很大的不同。高速切削強調的是高的速度,即要有高的主軸轉速,高速切削中的高速不是一個技術指標,而應是一個經濟指標。高速切削時由于切削速度的大幅度提高,決定了高速切削具有以下特點:一是生產效率提高;二是切削力降低;三是工件的熱變形減小;四是工件振動減小;五是可加工各種難加工材料;六是生產成本降低。
一、高速切削的機理
在高速切削過程中,由于切削速度足夠快,使應變硬化來不及發(fā)生,變形只發(fā)生小范圍內會使切削力小于傳統(tǒng)速度的切削力。高速切屑變形機理在很大程度上與熱量有關,隨著切削速度的增加,切屑流受到的阻力減小,從而使切屑變薄、切削力減小。
高速切削機理主要包括高速切削中切削力、切削熱變化規(guī)律.刀具磨損的規(guī)律.切屑的成型機理以及這些規(guī)律和機理對加工的影響。目前對鋁合金的高速切削機理的研究與應用比較成功,但對黑金屬和難加工材料的高速切削機理的研究與應用尚處于不斷探索之中,應用也是在不成熟的理論指導下進行。另外,高速切削機理的研究與應用已進入鉆鉸、攻絲等的切削方式中,但還處于探索階段。隨著科學技術的發(fā)展,對高速切削的切削力、切削熱、切屑成型、刀具磨損、刀具壽命、加工的精度和表面質量等的變化規(guī)律將做更加深入的分析與研究。
二、高速切削的發(fā)展
高速切削緣起自航空鋁合金零件的加工。在該領域,高速加工主要用于銑削高強度鋁合金整體構件、薄壁類零件,切除其90%,的材料。
高速切削在現代模具制造業(yè)中更具有較大的優(yōu)勢。由于高速性能加工刀具技術的發(fā)展使得}IS(:能夠加工較硬的鋼材,所以可以使用較硬的毛胚直接加工成模具成型零件,減少甚至不需要制造電極,極大程度地消除了耗時的磨削和拋光工序,從而出現了通過高速硬銑實現模具全部加工的發(fā)展趨勢,促使模具制造朝著快捷、精確和經濟的方向發(fā)展。采用高速切削替代電火花生產模具,可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。在工業(yè)發(fā)達國家,據統(tǒng)計目前有85%左右的模具電火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工在國際模具制造工藝中的主流地位已經確立。
從技術發(fā)展角度看,高速銑削正與超精加工、干硬切削加工相結合,開辟了以銑代磨的新天地,極大地減輕了模具的研拋工作量,縮短了模具制造周期。高速切削生產模具已
經逐漸成為模具制造的大趨勢。因此可以預計,我國的機械制造企業(yè)將會越來越多地應用高速切削技術。
三、高速切削的關鍵技術
目前國際上高速切削加工技術主要應用于汽車工業(yè)和模具行業(yè),尤其是在加工復雜曲面的領域,工件本身或刀具系統(tǒng)剛性要求較高的加工領域,顯示了強大的功能,而它的發(fā)展則涉及到高速切削機床技術、高速切削刀具技術和高速切削工藝技術這三個方面的關鍵技術。
(一)高速切削機床技術
性能良好的機床是實現高速切削前提和關鍵,而具有高精度高速主軸和控制精度高高速進給系統(tǒng),則是高速切削機床技術關鍵所。高速主軸是高速切削機床核心部件,很大程度上決定著高速切削機床所能達到切削速度、加工精度和應用范圍。目前,適于高速切削加工中心其主軸最高轉速一般都大于10000r/min,有高達60000r/min～100000r/min,為普通機床10倍左右;主電動機功率15kW～80kW,以滿足高速車削、高速銑削之要求。控制精度高的高速進給系統(tǒng)也是實現高速切削的重要技術之一。在進行高速切削時,為了保證零件的加工精度,隨著機床轉速的提高,進給速度也必須大幅度提高,以便保證刀具每齒進給量不變。
(二)高速切削刀具技術
刀具的使用是實現高速切削重要保證,如何正確選擇刀具材料和設計刀具系統(tǒng)對提高零件的加工質量、延長刀具的使用壽命和降低加工成本都起著重要作用。高速切削要求刀具材料具有高硬度、高強度和耐磨性;高韌度、良好耐熱沖擊性;高熱硬性、良好化學穩(wěn)定性等性能,目前使用最多的刀具材料有:涂層刀具、陶瓷刀具
(A1203,Si3N4)、立方氮化硼(cBN)材料和聚晶金剛石(PcD)材料等。
(三)高速切削工藝技術
進行高速切削時,工件材料不同,所選用切削刀具、切削工藝和切削參數也有很大不同。工件材料與刀具材料的匹配、切削方式、刀具幾何參數、切削參數、振動和切削液等因素對都會對加工表面的粗糙度的產生影響,因此在高速切削加工時切削參數的選擇和表面質量控制等工藝技術也是需要重視的。
四、結束語
隨著科學技術的不斷進步與生產水平的逐步提高,對制造業(yè)提出的要求也越來越高。高速切削已成為切削加工發(fā)展的主要方向之一,它可以大幅度提高生產的效率和零件的加工效率,更能節(jié)約刀具材料和切削液,減少對環(huán)境的污染,是制造業(yè)必然的發(fā)展方向。因此,我們要進一步加大對高速切削研究的投入,并逐步去替代傳統(tǒng)的切削加工,讓其成為時代發(fā)展的主流。
參考文獻:
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[3]席俊杰.高速切削的關鍵技術及應用[J].潤滑與密封,2006,(5).
(作者 身份證號:332602197509053507)
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