机械制造之表面加工技术.ppt

;;2〕切削力小。和传统切削加工相比，高速切削加工的切削力至少可降低30%，这对于加工刚性较差的零件〔如细长轴、薄壁件〕来说，可减少加工变形，提高零件加工精度。同时，采用高速切削单位功率材料切除率可提高40%以上，有利于延长刀具使用寿命，通常刀具寿命可提高约70%。

3〕热变形小。高速切削加工过程极为迅速，95%以上的切削热来不及传给工件，而被切屑迅速带走，零件不会由于温升导致弯翘或膨胀变形。因此高速切削特别适合于加工容易发生热变形的零件。;4〕加工精度高、加工质量好。由于高速切削加工的切削力和切削热影响小，使刀具和工件的变形小，工件外表的剩余应力小，从而保持了尺寸精度。同时，由于切屑被飞快地切离工件，可以使工件到达较好的外表质量。

5)加工过程稳定。高速旋转刀具切削加工时的激振频率已远远高于切削工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统振动，使加工过程平稳，有利于提高加工精度和外表质量。;6〕能加工各种难加工材料。例如，航空和动力部门大量采用的镍基合金和钛合金，这类材料强度大、硬度高、耐冲击，加工中容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重，在普通加工中一般采用很低的切削速度。如采用高速切削，那么其切削速度为常规切速的10倍左右，不仅大幅度提高生产率，而且可有效地减少刀具磨损。

7〕降低加工本钱。高速切削时单位时间的金属切除率高、能耗低、工件加工时间短，从而有效地提高了能源和设备利用率，降低了生产本钱。;6.1.2高速加工机床;1.高速回转主轴单元系统

〔1〕高速电主轴

高速电主轴在结构上大都采用交流伺服电机直接驱动的集成化结构，取消了齿轮变速机构，采用电气无级调速，并配备有强力冷却和润滑装置。高速主轴把电机转子与主轴做成一体，即将无壳电机的空心转子用过盈配合的形式直接套装在机床主轴上，带有冷却套的定子那么安装在主轴单元的壳体中，形成内装式电机主轴，简称电主轴。这样，电机的转子就是机床的主轴，机床主轴单元的壳体就是电机座，从而实现了变频电机与机床主轴的一体化。这种电机与机床主轴“合二为一〞的传动结构形式把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动〞，具有结构紧凑、易于平衡、传动效率高等特点。;〔2〕高速精密轴承

高速主轴支承用的高速轴承有接触式和非接触式轴承两大类。接触式轴承存在摩擦且摩擦系数大，允许最高转速低。目前主要采用的有精密角接触球轴承。非接触式的流体轴承，其摩擦仅与流体本身的摩擦系数有关。由于流体摩擦系数很小，因而允许转速高。目前主要采用的有空气轴承、液体动静压轴承和磁悬浮轴承。;〔3〕高速电主轴的冷却

电主轴的主要热源有三个：置于主轴内部的电动机、轴承和切削刀具。

电动机在高速旋转时，电动机转子的工作温度高达140℃～160℃，定子的温度也在45℃～85℃。由于电动机的内置使得主轴和电动机成为一个整体，电动机产生的热量会直接传递给主轴，从而引起主轴热变形产生加工误差。另外，电主轴的轴承在高速旋转时会产生大量的热量，这也会引起主轴温度的升高，而且容易烧坏轴承。安装在电主轴端部的切削刀具，在高速切削时也会产生大量的热量。因此，如果不采取有效的冷却措施，高速电主轴将无法正常工作，在电主轴结构设计时必须考虑散热问题。使电主轴在高速旋转时能保持恒定的温度。;;2〕进给加速度高。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，如果不能提供大加速度来保证在极短的行程内到达高速和在高速行程中瞬间准停，高速度就失去意义。高加速度还可以以最大的速度连续进给，保证在加工小半径结构的复杂轮廓时的误差很小。目前一般高速机床要求进给加速度为1g～2g，某些高速机床要求加速度到达2g～10g。;3〕动态性能好,能实现快速的伺服控制和误差补偿，具有较高的定位精度和刚度。在高速运动情况下，进给驱动系统的动态性能对机床加工精度的影响很大。此外，随着进给速度的不断提高，各坐标轴的跟随误差对合成轨迹精度的影响将变得越来越突出。;世界上许多国家的研究单位和生产厂家对高速机床的进给系统进行了系统的研究，开发出假设干种适用于高速机床的新型进给系统。目前，主要采用的是直线电机进给驱动系统。

直线电机进给驱动系统采用直线电动机作为进给伺服系统的执行元件。直线电动机利用电磁感应的原理，输出定子和转子之间的相对直线位移，电动机直接驱动机床工作台，取消了电动机到工作台之间的一切中间传动环节，与电主轴一样把传动链的长度缩短为零。其优点是