高速切削技术讲义全课件.ppt

1、LOGOADD YOUR SUBTITLE HERE高速切削技术高速切削技术先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术l 切削技术的新发展l 高速切削的定义l 高速切削的特征和应用领域l 面向高速切削的切削刀具l 面向高速切削的制造装备l 面向高速切削的夹紧技术l 高速切削的安全防护先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术提高加工质量降低加工成本提高生产率切削加工提高柔性提高切削速度提高切削速度提高精度扩大加工材料范围减少消耗柔性制造系统高速切削高速切削精密与超精密加工硬材料切削干切削与微切削目标目标手段手段切削技术的新发展先进制造技术专题先进制造技术专题 高

2、速切削技术高速切削技术切削技术的新发展高速切削高速切削干切削干切削硬切削硬切削 边界条件边界条件 机床与装备 机床新概念 驱动系统 控制系统 夹紧系统 刀具 刀具材料 刀具涂层 标准化与多功能化刀具先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的定义 高速切削是一个相对概念，是相对常规切削而言，用较高的切削速度对工件进行切削。一般认为应是常规切削速度的510倍。高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相关。HSCHigh-Speed-CuttingHSMHigh-Speed-Machining HSMHigh-Speed-MillingHSDHigh-Speed-Dril

3、lingHSTHigh-Speed-TurningHSTM High-Speed-Turn-Milling先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的定义铝合金纤维增强塑料青铜，黄铜铸铁钢钛合金镍基合金10100m/min100001000工件材料切削速度 vc（铣削）普通切削过渡区高速切削高速范围与加工材料密切相关高速范围与加工材料密切相关来源：PTW先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的定义高速范围与加工方法密切相关高速范围与加工方法密切相关车削：7007000 m/min；铣削：3006000 m/min；钻削：2001100 m/m

4、in；磨削：150m/s以上。例如：在切削灰铸铁时，1000 m/min 以上才是高速车削高速车削，而 400 m/min 就定义为高速钻削高速钻削。先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的定义切削速度切削温度TcrTav1vcrv220世纪20年代德国物理学家Carl.J.Salomon 提出高速加工的理论先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的定义1875190010080604020m/min80060040020010820001925195019752000切削速度 vc年工具钢铸造硬质合金涂层硬质合金立方聚晶氮化錋CBN聚晶金

5、刚石PCDSi N3 4金属陶瓷硬质合金氧化陶瓷高速钢20世纪80年代以来，新型刀具材料的发展为高速切削的实际应用创造了条件。先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征切削速度单位时间切除量表面质量切削力刀具寿命来源：PTW先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征工件材料：X100CrMoV51(2363)，60 HRC 刀具：球头刀：d=6 mm 刀刃数：2（CBN时1）刀具材料：HM：硬质合金，TiN 涂层 CBN：立方氮化錋 Cermet：金属陶瓷 （切削速度）（刀具寿命）切削速度对刀具寿命的影响来源：PTW先进制造技术专题先

6、进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征提高单位时间的切除量，降低产品的制造时间（常规铣削）（高速铣削）后续工作精加工半精加工粗加工加工准备设计来源：BMW先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征提高加工表面质量行距行距实际轮廓要求轮廓加工余量行距来源：PTW先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征降低切削力（切削速度）（主切削力）（用PCD刀具材料车削铝合金）来源：PTW先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的特征减少传递给工件的热量n 切屑和接触面之间的接触区域产生的高温会导致温度效应

7、并降低工件材料变形的阻力 n 剪切角增大n 切削热大部分由切屑快速带走n 避免积屑瘤的产生工件后刀面刀具前刀面接触区高速切削的剪切角常规切削的剪切角先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的优点 高单位时间切除率高单位时间切除率，降低加工成本 高加工表面质量高加工表面质量，提高加工精度 低切削力低切削力，降低加工系统力变形 高激励频率高激励频率，避免自激振荡 切削热由切屑带走切削热由切屑带走，减少工件热变形 减少后续工序减少后续工序，降低加工成本先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的应用领域 航空航天工业航空航天工业轻合金的加工：飞机上的

8、零件通常采用“整体制造法”，其金属切除量相当大（一般在70以上），采用高速切削可以大大缩短切削时间。模具制造业模具制造业：型腔加工同样有很大的金属切除量，过去一直为电加工所垄断，其加工效率低。汽车工业汽车工业：对技术变化较快的汽车零件，采用高速加工。（过去多用组合机加工，柔性差）难加工材料难加工材料的加工（如：Ni基高温合金和Ti合金）纤维增强复合材料纤维增强复合材料加工 精密零件精密零件加工 薄壁易变形零件薄壁易变形零件的加工先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削的应用领域例1：高精度铝质模具型腔加工高精度铝质模具型腔加工：在传统铣削加工中，由于铝熔点低，铝屑容易

9、粘附在刀具上，虽经后续的铲刮、抛光工序，型腔也很难达到精度要求，在制时间达60小时。高速铣削分粗、精两道工序：n精20000r/min，ap=0.2mm，vf=5m/min；加工周期仅为6小时，完全达到精度要求。例2：塑料的轮胎型芯加工：塑料的轮胎型芯加工：用传统方法(手工)需十几道工序，在制时间20天以上，也很难达到复杂轮胎花纹的技术要求。采用高速铣削，n 18 000r/min，ap=2 mm，vf=10m/min，在制时间仅24小时就完全达到了工艺要求。先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术实现高速切削的关键技术l 高速切削机理及工艺 l 高性能刀具材料及刀具设计制造

10、技术 l 高性能机床及其附件 机床结构及材料 机床设计制造技术 高速主轴系统 快速进给系统 高性能CNC系统 高性能刀具及工件夹紧系统 高效高精度测量测试技术 安全防护技术先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削刀具脆韧性与抗弯强度抗磨损强度，热硬性，允许切削速度 HSSv =15-30 m/mincTiN/TiCN-besch.HSSv =30-70 m/mincFeinkorn-Hartmetallev =60-130 m/mincbeschichtete Hartmetalle v =60-350 m/mincHartmetalle aufWolfra

11、mkarbid-Basisv =60-130 m/mincCermetsv =180-c 500 Nitridkeramikv =400-c 1.200 m/minOxidkeramikv =700-c 2.000 m/minPKDv =2.000-10.000 m/mincCBNv =200-300 m/minGG:-1.000 cm/minbeschichtete Cermets理想刀具材料适用于高速切削的刀具材料：涂层硬质合金、金属陶瓷、刀具陶瓷、CBN及PCD 先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削刀具特点：“三高一专”，即高效率、高精度、高可靠性

12、和专用化 在基体上焊接刀片（材料CBN，PCD）的HSC刀具以高强度铝合金做基体的HSC端面铣刀带内部冷却的钻头先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术高速切削刀具装卡系统 最小的动不平衡量 最小的径向偏差 高刚性 传递高扭矩 高精度 换刀时的高重复精度 高转速下的安全性 要求方案用空心短锥柄（空心短锥柄（HSKHSK系列）系列）取代快换锥柄（SK系列）通过主轴端面进行轴向定位 主轴和空心锥柄的胀塞配合 HSK先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床对高速切削机床要求 床身等固定部件的高刚度和高抗振性 主轴的高转速和高加速度 进给系统的

13、高进给速度和高加速度 主轴轴承的高刚度和高抗振性 优化的切屑下落及运送系统 可靠的安全防护系统先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床设计特征高速电机主轴直线电机（Z轴）混凝土聚合物床身框架 焊接结构横梁焊接结构XY工作台直线电机驱动先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床高速电机主轴n 驱动电机与主轴的一体化n 转速至80.000r/min，用于小直径刀具的高速切削n 大转速范围内的高扭矩输出n 首选球轴承、液压轴承、气压轴承或磁轴承先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床

14、对进给系统的要求HSC加工常规加工主轴转速 n进给速度 vfl 高进给速度：20 m/minl 高进给加速度：0.5 g先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床直线进给电机位置测量系统机床滑台初级线圈次级线圈导轨技术指标：vf 75 m/mina=1-7 g先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床HALLER HILLE Specht 500 L 高速铣床（EMO 1997）焊接的钢机架 直线电机进给驱动 Z滑台：钢CFK三明治体 箱中箱结构 全封闭结构 刀卡：HSK63 最大进给：100m/min 主轴转速：24.000r/min 加速度：20 m/s2谢谢您的观看与聆听LOGOADD YOUR SUBTITLE HERE我们的共同目标!追求人生的美好!