第四讲-高速切削技术及刀具.pptVIP

高速切削及刀具 高速切削技术的概念 ； 高速切削的发展史； 高速切削的优点； 高速切削的应用； 高速切削的“软硬件”要求； 高速切削的概念与特点 高速切削技术的概念 高速切削及刀具 高速切削的发展史 高速切削及刀具 高速切削及刀具 高速切削的优点: 2、切削力可降低30%以上。 特别有利于提高薄壁细筋件等刚性差零件的高速精密加工 3. 减少切削热对机床和刀具的影响 90%以上的切削热来不及传给工件被切屑带走，工件基本上保持冷态，适合加工容易热变形的零件。 4 可以加工难加工材料 例如镍基合金和钛合金，100-1000 m/min,为常规切速的10倍左右。可有效地减少刀具磨损，提高零件加工的表面质量。 5 高速硬切削 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削应用 高速切削的“软硬件” 高速机床的进给系统 一、高速机床对进给系统的要求 (1) 高速度。由于高速机床的主轴转速比常规机床要高得多，为了保证高速和减少空程时间，要求进给系统必须提供足够高的进给速度。目前，高速机床对进给速度的基本要求为60 m/min 以上，特殊情况可达120 m/min，甚至更高。 (2) 高加速度。由于大多数高速机床加工零件的工作行程范围只有几十毫米到几百毫米，提供极大的加速度来保证在瞬间（极短的行程内）达到高速和在高速行程中瞬间准停。目前高速机床要求进给加速度为1～2 g，某些超高速机床要求加速度达到2～10g。 高速机床的进给系统 适用于高速机床的新型进给系统 (1) 采用新设计、新工艺、新材料等对传统的滚珠丝杠副进行创新改进，研制生产出用于高速机床的高速高精度滚珠丝杠副，构成新一代“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的高速进给系统。 高速滚珠丝杠副传动系统 传统结构的滚珠丝杠副主要问题： (1)常规滚珠丝杠螺母副传动系统的刚度较低，受临界转速等的限制，限制了速度和加速度的提高； (2)高速下发热比较严重，影响机床精度； (3)噪声大； (4)受疲劳强度的限制，高速工作时寿命较低。 高速滚珠丝杠螺母传动系统 1、提高丝杠扭曲刚度和轴向刚度 2、增大丝杠螺母的导程和螺纹头数 螺旋升角为9o～17o的大导程滚珠丝杠副，兼顾精度和加（减）速等方面的要求，目前，丝杠名义直径与导程的匹配为：40mm20mm、50mm25mm、50mm30mm等。这些滚珠丝杠副进给系统的线速度可达到60 m／min左右。 3、实施强制冷却，减小发热的影响 丝杠高速转动，产生大量的热。高速滚珠丝杠螺母副传动系统发热是将冷却液通入空心丝杠内部进行强制循环冷却。 4、减轻滚珠质量 减小滚珠、空心滚珠和采用陶瓷等新材料制造滚珠 高速滚珠丝杠系统的优点和问题 (1) 高速滚珠丝杠螺母副的制造难度大； (2) 速度和加速度上限仍受到较大限制； (3) 进给行程有限，一般不能超过4m. 适用于高速机床的新型进给系统 (2) 新的并联机构驱动系统，空间机构学理论与现代驱动控制技术相结合，寻求解决机床高速进给问题的新途径。 高速切削及刀具 切削力 高速切削及刀具 高速切削及刀具 高速切削及刀具 切削热 切削热 切削热 切削热 高速切削的刀具——刀具磨损 高速切削的刀具 高速切削对刀具材料有更高的要求，具体表现在： 1)高硬度、高强度和耐磨性； 2)韧度高，抗冲击能力强； 3)高的热硬性和化学稳定性； 4)抗热冲击能力强等。 刀具材料 刀柄结构 ? HSK 刀柄 HSK刀柄 刀具与刀柄的连接 刀具与刀柄的连接 刀具与刀柄的连接 刀具与刀柄的连接 刀具与刀柄的连接 3）突变滑移和绝热剪切： 在快速塑变过程中，局部发热产生温度梯度，最大的温度出现在发热最大的点。如果被切削材料应变强化速率下降，会导致切削点局部温度升高，当下降速率等于或大于应变硬化材料的速率时，金属将继续保持局部变形而不扩散。这个不稳定过程导致突变条件产生，称为突变滑移。随着切削温度的提高，达到绝热条件后，使热能量限制在特定的滑移区。因为特定滑移区的软化，发生附加滑移，最终得到完全剪切。 4）高速切削力下降原因： 5）其他原因： 切削速度高，切屑流出的速度加快，改善了切屑与刀具前面之间的摩擦，切屑流出阻力减小，剪切区变形减小，从而使切削力减小。 高速切削比普通切削快得多，发生突变滑移和绝热剪切，使切削区的应变硬化来不及发生，因而高速切削力下降。 高速切削功的消耗： 1）形成已加工表面和切屑底面两个新生表面所需能量 2）剪切区的剪切变形功 3）前、后刀面与切屑、工件的摩擦功 4）切削层材料经过剪切面时，由于动量改变而消耗的功 产生的热： 形成新生表面消耗的功： 成