高速切削加工工藝及應用（論文集）

1、高速切削的技術裝備高速切削的技術裝備內容摘要:高速切削(HighSpeedCuttingHSC)概念起源于德國切削物理學家CarlSalomn的著名切削實驗及其物理引伸。他認為一定的工作材料對應有一個臨界切削速度，其切削溫度最高。在常規(guī)切削范圍內切削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當切削速度到達臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進行高速切削，從而大大

2、地減少切削工時，成倍提高機床的生產率，同時提高加工質量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。1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(定位精度0.005mm)，性能良好的機床是實現(xiàn)高速切削的關鍵因素。高速切削(HighSpeedCuttingHSC)概念起源于德國切削物理學家CarlSalomn的著名切削實驗及其物理引伸。他認為一定的工作材料對應有一個臨界切削速度，其切削溫度最高。在常規(guī)切削范圍內切

3、削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當切削速度到達臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進行高速切削，從而大大地減少切削工時，成倍提高機床的生產率，同時提高加工質量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。因此，自上世紀80年代以來，國外在制造業(yè)的模具、航空、航天、汽車、精密機械、光學和家電等許多部門中，開始廣泛應用該先進技術、取得了很大的成效。目

4、前，面對日益加劇的國際竟爭，國內廣大企業(yè)迫切需要對HSC加工技術有比較全面的了解，以便能正確選購有關技術裝備，并充分發(fā)揮其作用，獲得予期的經濟效益。1高速切削機床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(定位精度0.005mm)，性能良好的機床是實現(xiàn)高速切削的關鍵因素。其關鍵技術有以下幾項：1.1高速主軸高速主軸是高速切削機床的核心部件，隨著對主軸轉速要求的不斷提高，傳統(tǒng)的齒輪——皮帶變速傳動系統(tǒng)由于本身的振動、

5、噪音等原因已不能適應要求，取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸，它將主軸電機與機床主軸合二為一，實現(xiàn)了主軸電機與機床主軸的一體化。電主軸采用了電子傳感器來控制溫度，自帶水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使主軸在高速旋轉時保持恒溫，一般可控制在20~25范圍內某一設定溫度，精度為0.7，同時使用油霧潤滑、混合陶瓷軸承等新技術，使主軸免維護、長壽命、高精度。(l）切削參數的選擇在高速切削加工中，必須對切削參數進行選擇，其中包括刀具接近工件的方向、接近

6、角度、移動的方向和切削過程（順銑還是逆銑）等(2）切削路徑的選擇與優(yōu)化在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具幾何參數的選擇外，還要采取不同的切削路徑才能得到較好的切削效果切削路徑優(yōu)化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，獲得最小的加工變形，提高機床走刀利用率，充分發(fā)揮高速加工的優(yōu)勢。1高速切削工藝加工工藝是成功進行高速切削加工的關鍵技術之一。選擇不當，會使刀具磨損加劇，完全達不到高速加工的目的。高速切削工藝技術包括切削參數、切削路徑、刀具

7、材料及刀具幾何參數的選擇等。(l）切削參數的選擇在高速切削加工中，必須對切削參數進行選擇，其中包括刀具接近工件的方向、接近角度、移動的方向和切削過程（順銑還是逆銑）等(2）切削路徑的選擇與優(yōu)化在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具幾何參數的選擇外，還要采取不同的切削路徑才能得到較好的切削效果切削路徑優(yōu)化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，獲得最小的加工變形，提高機床走刀利用率，充分發(fā)揮高速加工的優(yōu)勢。主要包括:①走刀方向的優(yōu)化在走刀方向

8、的選擇上，以曲面平坦性為評價準則，確定不同的走刀方向選取方案；對于曲率變化大的曲面以最大曲率半徑方向為最優(yōu)進給方向，對曲率變化小的面，以單條刀軌平均長度最長為原則選擇走刀方向。②刀位軌跡生成按照刀位路徑盡可能簡化，盡量走直線，路徑盡量光滑的要求選擇加工策略，選擇合適的插補方法，保證加工面殘留高度的要求，采用過渡圓弧的方法處理加工干涉區(qū)，這樣在加工時就不需要減速，提高加工效率。③柔性加減速和斷刀的幾率。選取合適的加減速方式，減少啟動沖擊，

9、保持機床的精度，減少刀具顫振(3）刀具材料的選擇刀具材料的合理選擇遵循以下原則:①切削刀具材料與加工對象的力學性能匹配，主要指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學性能相匹配刀具材料的硬度大小順序為PCDPCBN)AIO基陶瓷＞si3N基陶瓷＞TIC(N）基硬質合金＞WC基超細晶粒硬質合金＞高速鋼（HSs)刀具材料的抗彎強度的大小順序為：HSSWC基超細晶粒硬質合金＞合金＞siN基陶瓷＞Al?；沾桑綪CDPCBN。斷裂韌性的大小順序為