现代制造技术 高速切削论文.doc

西安石油大学2012~2013年第二学期 《现代制造技术》考察 大作业 姓名：王晶 班级：机械1004班 学号：201006080121 高速切削技术的发展现状及其在工业领域的应用 摘要：本文首先介绍了高速切削技术的基本概念、特点和主要设备，然后简述了高速切削技术的发展现状，依次分析说明了高速切削技术在工业各个领域的应用。 关键字：高速切削 设备 发展现状 各领域应用 1.概述 1.1高速切削技术概念 高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。他指出，在常规温度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过这个“死谷”，在高速区工作，有可能用现有刀具材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而可大幅度提高生产效率。高速切削的核心是速度与精度由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速切削不可能用一个确定的速度指标来定义。对于铣刀等回转刀具，通常以刀具或主轴的转速作为衡量标准，根据不同的刀具直径，现阶段一般把转速J0000r/min以上视为高速切削。高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90年代以来发展更为迅猛。 1.2高速切削的特点 高速切削（Hisn Speed Cutting 简称HSC）高速切削之所以得到工业界越来越广泛的应用，是因为它相对传统加工具有显著的优越性，具体说来有以下特点：? 1.3高速切削的主要设备 高速切削机床高速机床是实现高速加工的前提和基本条件。在现代机床制造中，机床的高速化是一个必然的发展趋势。在要求机床高速的同时，还要求机床具有高精度和高的静、动刚度。 为了适应粗精加工，轻重切削和快速移动，同时保证高精度（定位精度±0.005mm），性能良好的机床是实现高速切削的关键因素。其关键技术有以下几项高速主轴单元的性能取决于主轴的设计方法、材料、结构、轴承、润滑冷却、动平衡、噪声等多项相关技术，随着对主轴转速要求的不断提高，传统的齿轮———皮带变速传动系统由于本身的振动、噪音等原因已不能适应要求，取而代之的是一种新颖的功能部件———电主轴，它将主轴电机与机床主轴合二为一，实现了主轴电机与机床主轴的一体化。、、、、°或25°的角接触滚动轴承，其精度等级以精密级和超精密机为主。滚动轴承高速主轴的最高回转精度可达0.5um。 2）液体静压轴承高速主轴【3】 液体静压轴承为减少高速运转发热，轴径不宜过大，因而与滚动轴承主轴相比，其径向刚度较低，但轴向刚度远超于滚动轴承。另外，液体静压轴承的油膜有很大的阻尼，动态刚度很高，特别适合于像铣削的断续切削过程。 液体静压轴承主轴的最大特点是运动精度高，回转误差一般在0.2um以下。因而不但可以提高刀具的使用寿命，还可以达到很高的加工精度和低的表面粗糙度。由于液体静压轴承的液体摩擦损失，故驱动功率损失比滚动轴承大。 3）混合陶瓷轴承用氮化硅制的滚珠与钢制轨道相组合，是目前在高速切削机床主轴上使用最多的支承元件，在高速转动时离心力小，刚性好，温度低，寿命长，功率可达80kW，转速高达150000r/min，它的标准化程度高，便于维护，价格低。磁悬浮轴磁悬浮轴承是用电磁力将主轴无机械接触地悬浮起来，其转速可达45000r/min，功率为20kW，精度高，易实现实时诊断和在线监控，是理想的支承元件，但其价格较高。 0 （2）高速切削在国外的发展现状 从高速切削的概念提出并于同年申请了专利以来，高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶段、高速切削应用探索阶段、高速切削的初步应用阶段、高速切削的较成熟阶段等四个阶段，现已在生产中得到推广应用。特别是20世纪80年代以来各工业发达国家相继投入大量人力、财力，研究开发高速切削技术及相关技术，发展迅速。 国外近几年来高速加工机床发展迅速，美国、法国、德国、日本、瑞士、英国、加拿大、意大利等国家相继开发了各自的高速切削机床。高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，通常采用主轴、电动机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动，主轴支承一般使用陶瓷轴承、静压轴承、动压轴承、空气轴承以及油0气润滑、喷射润滑等技术，也有使用磁力轴承的。进给系统则开始