现在加工精要.ppt

超高速切削机床 为解决上述问题：两面定位刀柄 BIG-PLUS刀柄：日本大昭和精机，7︰24，间隙小，锁紧后主轴内孔弹性膨胀补偿后贴紧； 优点：增加接触面积，提高刚性，增强振动衰减作用；提高了重复精度；轴向尺寸稳定；互换性好； 超高速切削机床 HSK刀柄系统：德国阿亨工业大学，H（空心）S（短）K（锥度），1︰10，锥面、端面双定位，中空短柄，弹性膨胀补偿间隙，精度要求低；质量轻，刚性高，转速扭矩大，重复精度好，连接锥面短，换刀时间短，有利于高速ATC及小型化； 两面定位刀柄：重复精度高，锁紧牢固，跳动小，静动态刚性好，应用广，美KM系列，瑞典等； 德国HSK刀柄系统 超高速切削机床 刀具夹持系统： 接装刀具模块： 锥型夹头：灵活性好，适合不同的刀具直径；传递扭矩小装夹精度低； 收缩夹头：热胀冷缩原理；精度高，刚性大；操作不便，易引起热疲劳和变形； 超高速切削机床 液压膨胀夹头：利用液压使刀柄孔膨胀夹紧刀具，精度高，刚性大，操作方便，刀具尺寸公差严 ； 力膨胀夹头：优点：精度高，操作简单，结构紧凑，造价低；缺点：须辅助加力装置； 超高速切削机床 超高速加工机床的支承：指床身，立柱，箱体，工作台，底座，托板，刀架等支承构件； 超高速机床特点：高速度，高进给，高加速度，高精度； 超高速切削机床 床身：要求：静、动、热刚度好； 1）整体铸造；美国GL公司RAM型高速加工中心；其立柱及床身采用整体铸造，满足高刚度要求； 2）聚合物混凝土材料：石英岩＋热固性树脂，重量轻，刚度高；德国Hermle公司高速加工中心采用聚合物混凝土整体铸造，重量轻，刚度很高，适于高速加工； 3）花岗岩钢基体：提高刚性，减少振动；美国Edgetek Machine公司生产的高效深磨机床； 4）钢板焊接+阻尼填充；Ingersoll公司，HVM800卧式加工中心； 运动部件：轻质材料制造，减少动量和惯量，钛合金，铝合金，纤维强化复合材料等 超高速切削机床 结构变化： 串联式机床：运动轴串联的设置在笛卡尔坐标系中，工件与刀具间由机座、X、Y、Z轴及旋转轴组成传动链。 超高速切削机床 优点：易于计算控制；不需坐标变换；各个轴可分别调节 缺点：后运动的轴受到先运动的轴带动和加速；全部载荷作用在每根轴上，轴刚性必须非常高；运动质量大，动态性能恶化，轨迹误差加大； 超高速切削机床 并联式机床：Hexapod机床， 优点：结构简单，刚性好；运动定位精度高；运动质量小，可以高速运动；对结构架制造无特殊要求； 缺点：测量控制计算量大；工作空间小；价格高；可伸缩腿不是标准件，刚性要求很高时，很难有别的办法；伸缩腿驱动是热源，会引起误差；工作空间是旋转对称的，不能随意造型。 超高速切削机床 发展举例：Igersoll公司；苏黎世联邦大学；德国斯图加特大学； 三杆并联机构机床，三个直线运动+两个旋转运动=5个自由度运动，结构紧凑，工作空间大； 阿亨工业大学：X-Y平面两伸缩杆联动+Z向直线电机快速驱动； 超高速切削数控技术 高速度，高进给，高加速度，高精度要求数控系统高性能； 1）数字主轴控制系统和数字伺服轴驱动系统应具有超高速响应特性； 2）主轴电机快速响应特性， 3）主轴支承有很好的动态响应特性， 4）加工精度检测装置有高跟踪特性和分辨率； 进给驱动控制系统应具有很高的控制精度和动态响应特性； 超高速切削安全性 超高速切削刀具系统动平衡： 因素：刀具平衡极限和残余不平衡度、刀具结构不平衡、刀柄不对称、刀具及夹头的安装不对称等； 指标：刀具不平衡量：刀具不平衡质量与偏心距的乘积：U=m·e， 刀具平衡量与旋转速度的关系：G=ω×e 离心力：Fe=me(πn/30)2×10-6 平衡方法：刀具，夹头，主轴分别平衡，然后组合平衡，最后一起平衡； 超高速切削安全性 高速切削刀具的安全性： 20世纪90年代，德国DIN6589-1《高速铣刀的安全要求》，成为高速铣刀安全性的指导性文件； 刀体强度的要求，以及零件夹紧及刀片夹紧可靠性要求： 离心力是主要因素； 防止离心力破坏的关键是刀体有足够强度：设计时采用FEM分析， 失效形式：夹紧刀片的螺钉被剪断;刀体爆碎; 切削液及供液系统 中心供液：普遍，Ingersoll:5.5-6.9MPa, 37.85L/min 切屑及冷却液需足够大的密封工作室； 冷却液作用：减少摩擦，降低温升，提高精度质量和耐用度，利于断屑和排屑； 费用：14-16%，基于保护环境观点不使用冷却液； 切削液及供液系统 干切削：美日等国，Big Three 公司 必须选择合适的刀具材料：陶瓷，金属陶瓷，CBN,PCD，涂层刀具等； 准干切削：切削区加少量润滑剂，可减少干切削的切削阻力和发热，又不致产生环境污染； 高速切削的工件材料 高速切削除了与刀具、机床等有关外，还与工件