高速CNC切削技术1课件.ppt

1、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清华大学清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所冯平法冯平法先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技高速切削技术术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 高速切削技高速切削技术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

2、发展先进制造技术专题先进制造技术专题 高速切削技高速切削技术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 高速切削技高速切削技术术高速切削的定义 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-Milli

3、ngHSDHigh-Speed-DrillingHSTHigh-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

4、m/min；钻削：2001100 m/min；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

5、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。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

6、寿命的影响来源：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

7、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

8、天工业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。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：

9、在传统铣削加工中，由于铝熔点低，铝屑容易粘附在刀具上，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

10、及工艺 l 高性能刀具材料及刀具设计制造技术 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/mincH

11、artmetalle aufWolframkarbid-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：

12、“三高一专”，即高效率、高精度、高可靠性和专用化 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

13、振性 主轴的高转速和高加速度 进给系统的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

14、削技术高速切削技术面向高速切削的切削机床对进给系统的要求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

15、大进给：100m/min 主轴转速：24.000r/min 加速度：20 m/s211醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉

16、翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有

17、问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊

18、也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复

19、朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳

20、一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强

21、译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”

22、的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人

23、之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其

24、乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而乐亦无穷也”。(2)文章多用判断句，层次极其分明，抒情淋漓尽致，“也”“而”的反复运用，形成回

25、环往复的韵律，使读者在诵读中获得美的享受。(3)文章写景优美，又多韵律，使人读来不仅能感受到绘画美，也能感受到韵律美。目标导学七：探索文本虚词，把握文言现象虚词“而”的用法用法文本举例表并列1.蔚然而深秀者；2.溪深而鱼肥；3.泉香而酒洌；4.起坐而喧哗者表递进1.而年又最高；2.得之心而寓之酒也表承接1.渐闻水声潺潺，而泻出于两峰之间者；2.若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝；3.野芳发而幽香，佳木秀而繁阴；4.水落而石出者；5.临溪而渔；6.太守归而宾客从也；7.人知从太守游而乐表修饰1.朝而往，暮而归；2.杂然而前陈者表转折1.而不知人之乐；2.而不知太守之乐其乐也虚词“之”的用法用法文本举

26、例表助词“的”1.泻出于两峰之间者；2.醉翁之意不在酒；3.山水之乐；4.山间之朝暮也；5.宴酣之乐位于主谓之间，取消句子独立性而不知太守之乐其乐也表代词1.望之蔚然而深秀者；2.名之者谁(指醉翁亭)；3.得之心而寓之酒也(指山水之乐)【教学提示】更多文言现象请参见我的积累本。三、板书设计路线：环滁琅琊山酿泉醉翁亭风景：朝暮之景四时之景山水之乐(醉景)风俗：滁人游太守宴众宾欢 太守醉宴游之乐(醉人)心情：禽鸟乐人之乐乐其乐与民同乐(醉情)可取之处重视朗读，有利于培养学生的文言语感，并通过节奏划分引导学生理解文意，突破了仅按注释疏通文义的桎梏，有利于引导学生自主思考；不单纯关注“直译”原则，同时培养学生的“意译”能力，引导学生关注文言文的美感，在一定程度上有助于培养学生的核心素养。不足之处文章难度相对较高，基础能力低的学生难以适应该教学。会员免费下载