超高速加工技术标准课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《超高速加工技术标准课件.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超高速 加工 技术标准 课件
- 资源描述:
-
1、Page 12023年年1月月18日日超高速加工技术的历史背景超高速加工技术的历史背景 2020世纪世纪5050年代,美国麻省理工学院发明的数控技术被称为年代,美国麻省理工学院发明的数控技术被称为现代制造技术的开端现代制造技术的开端 8080年代年代 ,工业发达国家数控化率已高达,工业发达国家数控化率已高达70708080。随着。随着数控机床、加工中心和柔性制造系统的应用,使机械加工数控机床、加工中心和柔性制造系统的应用,使机械加工的的辅助工时辅助工时大大缩短。在这种情况下,辅助工时在生产过大大缩短。在这种情况下,辅助工时在生产过程中占的比重已经较小,所以不能通过一味的减小辅助工程中占的比重已
2、经较小,所以不能通过一味的减小辅助工时来提高生产率。而时来提高生产率。而切削工时切削工时占了总工时的主要部分,成占了总工时的主要部分,成为主要矛盾,只有大幅减少切削工时,提高切削速度和进为主要矛盾,只有大幅减少切削工时,提高切削速度和进给速度等,才能大幅提高生产率。给速度等,才能大幅提高生产率。概述概述Page 22023年年1月月18日日超高速加工技术的历史背景超高速加工技术的历史背景图图 不同年代切削加工的制造时间及费用的变化图不同年代切削加工的制造时间及费用的变化图概述概述Page 32023年年1月月18日日超高速加工技术的历史背景超高速加工技术的历史背景 19951995年,米兰国际
3、机床博览会以来,高速化是每次国际性年,米兰国际机床博览会以来,高速化是每次国际性机床博览会一个突出的主题。超高速加工已经成为机床博览会一个突出的主题。超高速加工已经成为2020世纪世纪末国际机械制造业最热门的话题。末国际机械制造业最热门的话题。数控技术是现代制造技术的第一个里程碑,那么超高速加数控技术是现代制造技术的第一个里程碑,那么超高速加工技术就是第二个工技术就是第二个 高速超高速加工、精密超精密加工、高能束加工和自动化高速超高速加工、精密超精密加工、高能束加工和自动化加工成了当今四大先进加工技术加工成了当今四大先进加工技术概述概述Page 42023年年1月月18日日超高速加工技术的超高
4、速加工技术的内涵内涵和范围和范围 超高速加工技术是指采用超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具超硬材料刀具磨具和能可靠地实和能可靠地实现高速运动的现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备高精度、高自动化、高柔性的制造设备,以,以极大地极大地提高切削速度提高切削速度来达到提高切除率、加工精度和加工来达到提高切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。质量的现代制造加工技术。概述概述Page 52023年年1月月18日日内涵 高速切削是一个相对概念,是相对常规切削而言,用较高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的切削速度对工
5、件进行切削。一般认为应是常规切削速度的5 51010倍。倍。高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相关。关。HSCHSCHigh-Speed-CuttingHigh-Speed-CuttingHSMHSMHigh-Speed-Machining High-Speed-Machining 概述概述Page 62023年年1月月18日日范围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概述概述Pa
6、ge 72023年年1月月18日日范围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:7007000m/min;铣削:3006000m/min;钻削:2001100m/min;磨削:150m/s以上。例如:在切削灰铸铁时,1000m/min以上才是高速车削高速车削,而400m/min就定义为高速钻削高速钻削。概述概述Page 82023年年1月月18日日目前定位的超高速切削的指标:目前定位的超高速切削的指标:保证加工精度和加工质量的前提下,将通常切削速度加工保证加工精度和加工质量的前提下,将通常切削速度加工的加工时间减少的加工时间减少9090,同时将加工费用减少同时将加工费用减少50
7、50概述概述Page 92023年年1月月18日日超高速加工技术的发展现状超高速加工技术的发展现状切削切削 19761976年美国首次推出有级超高速铣床,最高转速达年美国首次推出有级超高速铣床,最高转速达20000r/min20000r/min,功率,功率15kw15kw。此后,法国、德国也开始了超高。此后,法国、德国也开始了超高速加工技术的研究。速加工技术的研究。2020世纪世纪8080年代中后期以来,商品化的超高速切削机床不断年代中后期以来,商品化的超高速切削机床不断出现。出现。目前,日本在超高速机床的研究和开发领域已跃居世界领目前,日本在超高速机床的研究和开发领域已跃居世界领先地位,法国
8、、瑞士、英国、意大利、澳大利亚等国也做先地位,法国、瑞士、英国、意大利、澳大利亚等国也做了大量的工作。了大量的工作。超高速加工技术的发展现状和趋势超高速加工技术的发展现状和趋势Page 102023年年1月月18日日超高速加工技术的发展现状超高速加工技术的发展现状切削切削 我国在超高速加工的关键领域也做了一定的研究,但与国我国在超高速加工的关键领域也做了一定的研究,但与国外相比,有较大的差距。外相比,有较大的差距。主轴转速在主轴转速在20000r20000r以下,快速进给速度在以下,快速进给速度在30m30m以下;而国以下;而国外,采用滚珠丝杠的进给系统,快速进给速度达到外,采用滚珠丝杠的进给
9、系统,快速进给速度达到404060m60m,采用直线电机的进给系统中,采用直线电机的进给系统中 ,快速进给可达,快速进给可达160m160m。超高速加工技术的发展现状和趋势超高速加工技术的发展现状和趋势Page 112023年年1月月18日日超高速加工技术的发展现状超高速加工技术的发展现状磨削磨削 超高速磨削的研究开始是在超高速磨削的研究开始是在5050、6060年代,在年代,在8080年代兴起。年代兴起。在超高速磨削技术方面,德国领先,日本后来巨上,美国在超高速磨削技术方面,德国领先,日本后来巨上,美国则在奋起直追。则在奋起直追。目前发达国家,工业上应用磨削速度已达到目前发达国家,工业上应用
10、磨削速度已达到150150250m/s,250m/s,实验室中达到实验室中达到400/s400/s。我国在这一领域与国外差距巨大,工业上应用的磨削速度我国在这一领域与国外差距巨大,工业上应用的磨削速度还未达到还未达到100m/s100m/s,实验室中才为,实验室中才为250m/s250m/s。超高速加工技术的发展现状和趋势超高速加工技术的发展现状和趋势Page 122023年年1月月18日日超高速加工技术的发展趋势超高速加工技术的发展趋势超高速加工技术的发展趋势应符合加工中心或柔性制造技超高速加工技术的发展趋势应符合加工中心或柔性制造技术的发展方向,即术的发展方向,即高效高速化、实用廉价化、多
11、功能复合高效高速化、实用廉价化、多功能复合化化,最主要的是,最主要的是高效高速化方向高效高速化方向。超高速加工技术的发展现状和趋势超高速加工技术的发展现状和趋势Page 132023年年1月月18日日 概述概述 超高速加工技术的机理及特征超高速加工技术的机理及特征 超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用 超高速加工技术的相关技术超高速加工技术的相关技术3.2 3.2 超高速加工技术超高速加工技术Page 142023年年1月月18日日超高速切削示意图切削速度切削温度TcrTav1vcrv220世纪30年代德国物理学家提出高速加工的理论 在切削速度达到一个临界值时在切削速度达到一个临界值时,切
12、削温度达到最大值切削温度达到最大值,在这个临界值之后在这个临界值之后的一个范围内的一个范围内,切削速度增加切削速度增加,则切削温度下降。则切削温度下降。超高速加工技术的机理超高速加工技术的机理Page 152023年年1月月18日日新型刀具材料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。超高速加工技术的机理超高速加工技术的机理
13、Page 162023年年1月月18日日超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征 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,降低加工成本优点此外高速进给要靠很大的加速度来实现,所以高速切削机床不仅要有很高的静刚度,还必须有很高的动刚度。超高速加工技术的发展现状磨削进给速度随切削速度的提高也可相应的提高510倍,这样,单位时间材料的去除率可提高36倍,因而加工时间可缩减到1/3.由于高速切削时离心力
14、和振动的影响,刀具必须具有良好的平衡状态和安全性能。刀柄的孔呈三棱形,在装夹刀具时,先用辅助装置在三棱孔的三个顶点施加预先调整好的力,使刀柄孔变形成圆,然后把刀具插入刀柄,再除去变形外力,刀柄孔弹性回复,刀具就被夹持在孔内。1基座 2、6可移动铣头及滑台 3、4顶部辅助支承导轨 5工件安装和夹压台 7主支承导轨及驱动系统我国在这一领域与国外差距巨大,工业上应用的磨削速度还未达到100m/s,实验室中才为250m/s。超高速加工已经成为20世纪末国际机械制造业最热门的话题。其加工的典型零件:伺服阀、各种泵、电机的壳体、电机转子、气缸体等面向高速切削的切削机床切削热大部分由切屑快速带走高速切削是一
15、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。切削力和切削热影响小,使刀具和工件的变形小,保持了尺寸的精确性。床身底面积为33m15m,约有三层楼高,它主要用来加工大型铝合金飞机零件。HALLER HILLE Specht 500 L 高速铣床(EMO 1997)零件有薄壁,要求小切削力超高速加工技术的相关技术力膨胀夹头的原理如下图所示。超高速加工技术的发展现状和趋势主轴转速在20000r以下,快速进给速度在30m以下;Page 172023年年1月月18日日超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征 高单位时间切除率高单位时间切除率,降低加工成本进给速度随切削速度的提高也可相
16、应的提高510倍,这样,单位时间材料的去除率可提高36倍,因而加工时间可缩减到1/3.Page 182023年年1月月18日日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超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征Page 192023年年1月月18日日超高速加工技术的机理超高速加工技术的机理高加工表面质量高加工表面质量,提高加工精度切削力和切削热影响小,使刀具和工件的变形小,保持了尺寸的精确性。Page 202023年年1月月18日日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
17、超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征Page 212023年年1月月18日日超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征低切削力低切削力,降低加工系统力变形高速切削切削力可降低30Page 222023年年1月月18日日超高速加工技术的机理超高速加工技术的机理切削热由切屑带走切削热由切屑带走,减少工件热变形加工过程极为迅速,95以上的切削热来不及传给工件,而被切削迅速带走,零件不会因为温升导致弯翘和膨胀变形Page 232023年年1月月18日日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
18、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超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征Page 242023年年1月月18日日超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征高激励频率高激励频率,避免自激振荡 减少后续工序减少后续工序,降低加工成本因为超高速加工的表面质量几乎可以和磨削相比,可以直接作为最后一道精加工工序Page 252023年年1月月18日日切削速度单位时间切除量表面质量切削力刀具寿命超高速加工技术的特征超高速加工技术的特征Page 262023年年1月月18日日 概述概述 超高速加工技术的机理及特征超高速加工技术的机理及特征 超高速加工技术的应
19、用超高速加工技术的应用 超高速加工技术的相关技术超高速加工技术的相关技术3.2 3.2 超高速加工技术超高速加工技术这种夹头的优点是精度高,刚性大。超高速加工技术的相关技术传统的齿轮变速和皮带传送方式已不能适应超高速运转的条件超高速加工技术的相关技术直线电动机的基本构造与普通旋转电机相似,如图所示而现在应用高速切削技术直接在实体铝合金毛坯上铣削加工出来交货期只需要几天时间。一般认为应是常规切削速度的510倍。超高速加工技术的相关技术HALLER HILLE Specht 500 L 高速铣床(EMO 1997)超高速加工技术的相关技术高抗热矿物铸铁(Mineralguss)床身高速范围与加工材
20、料密切相关(b)受力后夹头孔呈圆形把电机的转子部分直接与机床工作台相连,从而消除了一切中间传动环节,实现了直接驱动钻削:2001100 m/min;而国外,采用滚珠丝杠的进给系统,快速进给速度达到4060m,采用直线电机的进给系统中,快速进给可达160m。Z滑台:钢CFK三明治体超高速加工技术的相关技术刀柄的孔呈三棱形,在装夹刀具时,先用辅助装置在三棱孔的三个顶点施加预先调整好的力,使刀柄孔变形成圆,然后把刀具插入刀柄,再除去变形外力,刀柄孔弹性回复,刀具就被夹持在孔内。刀柄的孔呈三棱形,在装夹刀具时,先用辅助装置在三棱孔的三个顶点施加预先调整好的力,使刀柄孔变形成圆,然后把刀具插入刀柄,再除
21、去变形外力,刀柄孔弹性回复,刀具就被夹持在孔内。Page 272023年年1月月18日日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:模具制造业模具制造业:汽车工业汽车工业: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超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用Page 282023年年1月月18日日 航空航天工业轻合金的加工:航空航天工业轻合金的加工:飞机上的零件通常采用“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。超高速加工技术的应用
22、超高速加工技术的应用高速切削的应用领域Page 292023年年1月月18日日美国波音公司的F15战斗机两个方向舵之间的气动减速板以前需要500多个零件装配而成,制造一个需要交货期为3个月;而现在应用高速切削技术直接在实体铝合金毛坯上铣削加工出来交货期只需要几天时间。超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用Page 302023年年1月月18日日高速切削的应用领域 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。以前为电加工后再进行抛光加工。图超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用Page 312023年年1月月18日日高速切削的应用领域 汽车工业
23、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)其加工的典型零件:伺服阀、各种泵、电机的壳体、电机转子、气缸体等超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用Page 322023年年1月月18日日高速切削的应用领域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超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用Page 332023年年1月月18日日 概述概述 超高速加工技术的机理及特征超高速加工技术的机理及特征 超高速加工技术的应用超高速加工技术的应用 超高速加工技术的相
24、关技术超高速加工技术的相关技术3.2 3.2 超高速加工技术超高速加工技术Page 342023年年1月月18日日 高速主轴必须装在结构能适应高速切削的机床上,才能充分发挥高速切削的众多优点。这就要求高速切削机床具有很高的进给速度,并在很高速下仍有高的定位精度。此外高速进给要靠很大的加速度来实现,所以高速切削机床不仅要有很高的静刚度,还必须有很高的动刚度。超高速加工技术的相关技术超高速加工技术的相关技术1.高速切削机床结构Page 352023年年1月月18日日 根据上述几点要求,高速切削机床在90年代基本上从两个方向上发展:一是在普通机床的基础上对关键零部件进行改进。二是研制完全不同于普通机
展开阅读全文