模具高速铣削加工
1 高速铣削加工机床
(1) 高稳定性的机床支撑部件
高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。
大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，这不但可保证机床精度稳定，也可防止切削时刀具振颤。采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称床身结构并配有密布的加强筋等也是提高机床稳定性的重要措施。
(2)机床主轴
高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的重要条件。高速切削机床主轴的转速范围为10000~100000m/min，主轴功率大于15kW。通过主轴压缩空气或冷却系统控制刀柄和主轴间的轴向间隙不大于0.005mm。还要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的性能(即具有极高的角加减速度)，因此高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静
压轴承式、热压氮化硅（Si
3N
4
）陶瓷轴承磁悬浮轴承式等结构形式。润滑多采用油气
润滑、喷射润滑等技术。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
(3) 机床驱动系统
高的进给速度。研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于降低刀具磨损。目前常用的进给速度范围为20~30m/min，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给速度可达60m/min；采用直线电机则可使进给速度达到120m/min。
高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特性，要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min，3D轮廓加工速度为10m/min)，能够提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和减速度。
机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。
(4) 数控系统
先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素，模具高速切削加工对数控系统的基本要求为：
高速的数字控制回路，包括：32位或64位并行处理器及1.5Gb以上的硬盘。
速度和加速度的前馈控制；数字驱动系统的爬行控制(Jerk control)。
先进的插补方法，以获得良好的表面质量、精确的尺寸和高的几何精度。
要求具有大容量缓冲寄存器，可预先阅读和检查多个程序段，以便在被加工表面形状(曲率)发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。
误差补偿功能，包括因电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、测量系统误差补偿等功能。此外，模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。
传统的数据接口，如RS232串行口的传输速度为19.2kb，而许多先进的加工中心均已采用以太局域网进行数据传输，速度可达200kb。
(5) 冷却润滑
模具制造技术试题（ A 卷） 班级，姓名，学号 一、填空题：（每空 1 分，共20 分） 1、工艺规程是指规定产品和零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 2、型腔的冷挤压加工分为封闭式冷挤压和敞开式冷挤压两种形式。 3、研磨导柱常出现的缺陷是“喇叭口”（孔的尺寸两端大中间小）。 4、模座的加工主要是平面和孔的加工。为了使加工 方便和容易保证加工要求，在个工艺阶段应先加工平面，后加工孔。 5、修整成型砂轮的方法有两种：即用挤压轮修整成型砂轮，用金刚石修整。 6、装配好的推杆及复位杆，当模具处于闭合状态时，推杆顶面应高出型面 0.5-0.10 mm，复位杆端面应低于分型面0.02-0.05 mm。 7、电火花线切割加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时电腐蚀作 用，对工件进行加工。常用钼丝作为电极，且接在脉冲电源的正极。 8、铰孔适用于中小尺寸的孔的精加工，而镗孔适用大尺寸的孔 的加工。 二、判断题：（每题 2 分，共10 分） 1、精细车特别适合有色金属的精加工。（√） 2、铰孔是对淬硬的孔进行精加工的一种方法。（╳） 3、在工艺尺寸链中，间接得到的尺寸称为封闭环。（√） 4、按立体模型仿形铣时，仿形销的锥度应小于型腔的斜度。（√） 5、用成形砂轮磨削法一次可磨削的表面宽度不能太大。 （√） 三、选择题（每题 2 分，共20 分） 1、轴类零件在一台车床上车端面、外圆和切断。此时工序为 （ A ）。 A 一个 B 两个 C 三个 D 四个 2、下列不属于型腔加工方法的是（ B ）
A 电火花成形 B 线切割 C 普通铣削 D 数控铣削 3 、下列不属于平面加工方法的是（ D ） A 刨削 B 磨削 C 铣削 D 铰削 4、某导柱的材料为40 钢，外圆表面要达到IT6 级精度，Ra.8um则加工方案可选（ A ） A 粗车—半精车—粗磨—精磨 B 粗车—半精车—精车 C 粗车—半精车—粗磨 5、简要说明零件加工所经过的工艺路线的卡片是（ A ） A 机械加工工艺过程卡 B 机械加工工艺卡 C 机械加工工序卡 6、铰孔主要用于加工（ C ） A 大尺寸孔 B 盲孔、深孔 C 中小尺寸未淬硬孔 D 中小尺寸已淬硬孔 7、但电极平动法的特点是（ B ） A 只需工作台平动 B 只需一个电极 C 较轻易加工高精度的型腔 D 可加工具有清角、清棱的型腔 8、关于ISO 代码中G00 的功能说法正确的是（ C ） A 是直线插补指令 B 是快速移动且加工指令 C 是快速移动但不加工指令 9、对于非圆型孔的凹模加工，正确的加工方法是：（ B ） A 可以用铣削加工铸件型孔 B 可以用铣削作半精加工 C 可用成型磨削作精加工 10、对于非圆凸模加工，不正确的加工方法是：（ B ） A 可用刨削作粗加工 B 淬火后，可用精刨作精加工 C 可用成型磨削作精加工 四、简答题（共20分） 1、拉深模试模时出现制件起皱的缺陷，找出其产生的原因以及调整方法。（5 分）答：产生的原因：（1）压边力太小或不均。（2）凸、凹模间隙太大。（3）凹模圆角半径太大。（4）板料太薄或塑性差。 调整方法：（1）增加压边力或调整顶件杆长度、弹簧位置。（2）减小拉深间隙。（3）减小凹模圆角半径。（4）更换材料。
高速切削技术论文 机械工程学院 1001011435 张伟
1 关于高速铣削加工工艺的浅论* 张伟 (1. 沈阳理工大学,机械工程学院,机械设计制造及其自动化沈阳201311；) 摘要：传统意义上的高速切削是以切削速度的高低来进行分类的，而削机床则是以转速的高低进行分类。如果从切削变形的机理来看高速切削，则前一种分类比较合适；但是若从切削工艺的角度出发，则后一种更恰当。随着主轴转速的提高，机床的结构，刀具结构，刀具装夹和机床特性都有本质上的改变。高速意味着高离心力，传统的7:24锥柄，弹簧夹头，液压夹头在离心力的作用下，难以提供足够夹持力，同时为避免切削振动要求刀具系统具有更高的动平衡精度。高速切削的最大优势并不在于速度，进给速度提高所导致的效率提高，而由于采用了更高的切削速度和进给速度，允许采用较小的切削用量进行切削加工。由于切削用量的降低，切削力和切削热随之降低，工艺系统变形减小，可以避免铣削振动。利用这一特性可以通过高速铣削工艺加工薄壁结构零件。 关键词：高速铣削加工工艺 中图分类号：TG156 About High Speed Milling Technology Discussion ZHANG Wei (1. Shenyang Li gong University, School of Mechanical Engineering, Mechanical Design, Manufacturing and Automation, Shenyang 201311;) Abstract：Traditional high-speed cutting is to classify the level of cutting , and the cutting speed of the machine is based on the level of classification. If the view of the cutting mechanism of deformation speed cutting, the former is more appropriate classification ; However, if the angle of the cutting process , the latter is more appropriate. As the spindle speed increases , the structure of the machine tool structure , tool clamping and machine characteristics are essentially changed. High speed means high centrifugal force , the traditional 7:24 taper , collet chuck , hydraulic chuck under the effect of centrifugal force , it is difficult to provide sufficient clamping force , as well as to avoid cutting vibration requires balancing tool system has higher precision . The biggest advantage of high-speed cutting is not the speed, feed speed increased efficiency resulting from , but thanks to the higher cutting speed and feed rate, allowing the use of smaller cutting for cutting. Since the reduction cutting , cutting force and cutting heat decreases, reducing deformation process system to avoid vibration milling . Using this feature can speed milling machining thin-walled structural components . Key words：High speed Milling Processing technology 0 前言1 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点： （1）高效高速铣削的主轴转速一般为15000r/min～40000r/min，最高可达100000r/min。 *高速切削技术论文.20131005下载模板.20131101完成初稿.20131127终稿. 在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的 铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 （2）高精度高速铣削加工精度一般为10μm，有的精度还要高。 （3）高的表面质量由于高速铣削时工件温升小（约为3°C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，减少了后续磨削及抛光工作量。
高速铣削加工效率的一般计算与分析(转) 随着高速切削技术的发展，高速铣削工艺的应用日益广泛，越来越受到制造企业和科研工作者的关注。信息产业部某研究所自1999年7月从瑞士MIKRON公司购进第一台HSM-700型高速立式铣削中心后，2001年10月又购进三台HSM-700型高速铣床用于生产。笔者通过对这批先进高速铣床的加工效率进行深入、细致的调查研究，对比了不同铣床的加工效率，推导了高速铣削加工效率的计算公式。 1.加工效率的计算 按照传统切削理论，切削加工效率Zw(cm3/min)可通过下列公式计算： Zw＝v×f×ap （1） 式中:v——切削速度，f——进给量，ap——切削深度 根据分析与研究，我们认为式（1）不适用于高速铣削加工效率的计算，原因主要有两点： ①高速铣床的主轴转速相当高（如HSM-700型高速铣床最高转速达42000r/min，加工平面时转速也在35000r/min以上），如此高的转速使刀具并非每一转都在切削金属； ②在实际加工中，设定的转速和进给量只是最大转速和最大进给量，实际的刀具转速和进给量时刻都在变化（HSM-700机床的自测功能可以显示整个切削过程中的变化情况），切削过程中的实际转速和进给量总是从较低值迅速达到较高值又很快降到较低值，如此反复变化，这是铣削过程的客观反映，而不像车削过程中可以保持转速和进给量恒定不变。 因此，我们提出用单位时间内的金属去除量Z(cm3/min)表示加工效率，即： Z＝W/t （2） 式中:W——切削过程总的金属去除量(cm3)，t——切削时间(min)(＞0) 式（2）更符合高速铣削的实际情况，用式（2）很容易实现对高速铣削加工效率的计算，同时也便于不同铣床加工效率的比较。例如，原来在普通铣床上加工某零件，为了缩短生产周期，一部分零件现采用高速铣床加工。这样，可通过该零件的加工来比较两种加工设备的加工效率。
模具制造技术试题（A 卷） 班级 ______________ ，姓名 ______________ ，学号_____________ 一、填空题：（每空1分，共20分） 1、工艺规程是指规定产品和零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 2、型腔的冷挤压加工分为封闭式冷挤压和敞开式冷挤压？两种形式。 3、研磨导柱常出现的缺陷是“喇叭口” （孔的尺寸两端大中间小）。 4、模座的加工主要是平面和孔的加工。为了使加工方便和容易保证加工要求，在个工艺阶段应先加工平面，后加工______ 孔。 5、修整成型砂轮的方法有两种：即用挤压轮修整成型砂轮，用金刚石修整。 6、装配好的推杆及复位杆，当模具处于闭合状态时，推杆顶面应高出？型面 ，复位杆端面应低于分型面mm。 7、电火花线切割加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时电腐蚀作用，对 工件进行加工。常用钼丝作为电极，且接在脉冲电源的正极。 8 铰孔适用于中小尺寸的孔的精加工，而镗孔适用_大尺寸的孔的加 工。 二、判断题：（每题2分，共10分） 1、精细车特别适合有色金属的精加工。（V ） 2、铰孔是对淬硬的孔进行精加工的一种方法。（X ） 3、在工艺尺寸链中，间接得到的尺寸称为圭寸闭环。（V ） 4、按立体模型仿形铣时，仿形销的锥度应小于型腔的斜度。（V ） 5、用成形砂轮磨削法一次可磨削的表面宽度不能太大。（V ） 三、选择题（每题2分，共20分） 1、轴类零件在一台车床上车端面、外圆和切断。此时工序为 （A ）。 A 一个B两个C三个D四个
2、下列不属于型腔加工方法的是(B) A电火花成形B线切割C普通铣削D数控铣削 3 、下列不属于平面加工方法的是 A 刨削 B 磨削 C 铣削 D 铰削 4、某导柱的材料为40钢，外圆表面要达到IT6 级精度，则加工方案可选 A ） A 粗车—半精车—粗磨—精磨 B 粗车—半精车—精车 C 粗车—半精车—粗磨 5、简要说明零件加工所经过的工艺路线的卡片是（A ） A 机械加工工艺过程卡 B 机械加工工艺卡 C 机械加工工序卡 6、铰孔主要用于加工（C ） A 大尺寸孔 B 盲孔、深孔 C 中小尺寸未淬硬孔 D 中小尺寸已淬硬孔 7、但电极平动法的特点是（ B ） A 只需工作台平动 B 只需一个电极 C 较轻易加工高精度的型腔 D 可加工具有清角、清棱的型腔 8、关于ISO代码中G00的功能说法正确的是（C ） A 是直线插补指令 B 是快速移动且加工指令 C 是快速移动但不加工指令 9、对于非圆型孔的凹模加工，正确的加工方法是：（ B ） A 可以用铣削加工铸件型孔 B 可以用铣削作半精加工 C 可用成型磨削作精加工 10、对于非圆凸模加工，不正确的加工方法是：（ B ） A 可用刨削作粗加工 B 淬火后，可用精刨作精加工 C 可用成型磨削作精加工 四、简答题（共20分） 1、拉深模试模时出现制件起皱的缺陷，找出其产生的原因以及调整方法。（ 5 分）答：产生的原因：（1）压边力太小或不均。（2）凸、凹模间隙太大。（3）凹模圆角半径太大。（4）板料太薄或塑性差。 调整方法：（1）增加压边力或调整顶件杆长度、弹簧位置。（2）减小拉深间隙。（3）减小凹模圆角半径。（4）更换材料。
高速加工技术现状及发展趋势 1引言 对于机械零件而言，高速加工即是以较快的生产节拍进行加工。一个生产节拍：零件送进--定位夹紧--刀具快进--刀具工进(在线检测)--刀具快退--工具松开、卸下--质量检测等七个基本生产环节。而高速切削是指刀具切削刃相对与零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5～10倍，主要体现在刀具快进、工进及快退三个环节上，是高速加工系统技术中的一个子系统；对于整条生产自动线而言，高速加工技术表征是以较简捷的工艺流程、较短、较快的生产节拍的生产线进行生产加工。这就要突破机械加工传统观念，在确保产品质量的前提下，改革原有加工工艺(方式)：或采用一工位多工序、一刀多刃，或以车、铰、铣削替代磨削，或以拉削、搓、挤、滚压加工工艺(方式)替代滚、插、铣削加工…等工艺(方式)，尽可能地缩短整条生产线的工艺流程；对于某一产品而言，高速加工技术也意味着企业要以较短的生产周期，完成研发产品的各类信息采集与处理、设计开发、加工制造、市场营销及反馈信息。这与敏捷制造工程技术理念有相同之处。 高速加工技术产生于近代动态多变的全球化市场经济环境。在激烈的市场竞争中，要求企业产品质量高、成本低、上市快、服务好、环境清洁和产品创新换代及时，由此牵引高速加工技术不断发展。自二十世纪八十年代，高速加工技术基于金属(非金属)传统切削加工技术、自动控制技术、信息技术和现代管理技术，逐步发展成为综合性系统工程技术。现已广泛实用于生产工艺流程型制造企业(如现代轿(汽)车生产企业)；随着个性化产品的社会需求增加，其生产条件为多品种、
单件小批制造加工(机械制造业中，这种生产模式将占到总产值的70%)，高速加工技术必将在生产工艺离散型或混和型企业中(如模具、能源设备、船舶、航天航空…等制造企业)得到进一步应用和发展。 二十世纪末期，我国变革计划经济体制，改革开放，建成有中国特色社会主义市场经济体制。实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具(工具)、数控机床(设备)，在机械制造业得到广泛应用，相应的管理模式、技术、理念随之融入企业。企业家们对现代信息技术和企业制度、机制在未来可持续发展、市场竞争中的重要地位和作用，认识日益深刻。社会主义市场经济环境，不仅促进企业转制、调整产业、产品结构和技改，还给企业展现出应用和发展高速加工技术良好而广阔的前景。 2我国引进数控轿车自动生产线中的高速加工技术 二十世纪八十年代以来，我国相继从德国、美国、法国、日本…等国引进了多条较先进的轿车数控生产自动线，使我国轿车制造工业得到空前发展。其中较典型的是来自德国的一汽--大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线，其处于国际二十世纪九十年代中期水平。其中应用了较多较实用的高速加工技术。从中可部分了解到世界高速加工技术的现状与发展趋势。本文重点介绍一汽--大众捷达轿车传、发生产线。 引进的捷达数控轿车自动生产线概况 一汽--大众捷达轿车自动生产线由冲压、焊接、涂装、总装、发动机及传动器等高速生产线组成。同步引进德国大众汽车公司并行工程管理模式与管理技术，
为满足模具高速加工的需要，高速加工机床的驱动系统应具有下列特性： (1)高的进给速度。研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于降低刀具磨损。目前常用的进给速度范围为20m/min~30m/min ，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给速度可达60m/min ；采用直线电机则可使进给速度达到120m/min 。 (2)高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特性，要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min ，3D 轮廓加工速度为10m/min)，能够提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和减速度。 机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC 机床。先进的直线电动机驱动使CNC 机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。 4．数控系统 先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素，模具高速切削加工对数控系统的基本要求为： (1) 高速的数字控制回路(Digital control loop)，包括：32位或64位并行处理器及1.5Gb 以上的硬盘；极短的直线电机采样时间。 (2)速度和加速度的前馈控制(Feed forward control)；数字驱动系统的爬行控制(Jerk control)。 (3) 先进的插补方法( 基于NURBS 的样条插补)，以获得良好的表面质量、精确的尺寸和高的几何精度。 (4)预处理(Look-ahead)功能。要求具有大容量缓冲寄存器，可预先阅读和检查多个程序段(如DMG 机床可多达500个程序段，Simens 系统可达1000个~2000个程序段)，以便在被加工表面形状(曲率)发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。 (5)误差补偿功能，包括因直线电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、测量系统误差补偿等功能。 此外，模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。 (6) 传统的数据接口，如RS232串行口的传输速度为19.2kb ，而许多先进的加工中心均已采用以太局域网(E thernet)进行数据传输，速度可达200kb 。 四、模具高速加工工艺及策略
模具加工与制造 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 模具制造工业 摘要：学习了模具课程之后让我进一步了解到了，模具是工业生产的基础工艺装备,模具技术水平的高低，直接影响到产品质量、产量、成本、新产品的投产及老产品更新换代的周期以及企业在市场中的竞争力。模具生产工艺的发展也会直接影响国民经济的发展，因此建设节约型，环境友好型的模具加工制造企业至关重要。 关键字：模具；发展状况；可持续发展； 引言：模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 1. 模具工业在国民经济中的重要地位与作用 模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD／CAE／CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 模具工业是装备工业的一个组成部分。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。 模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 2. 模具制造业发展现状及其发展前景展望
1. 论述高速切削的特点。 材料去除率高，切削力较小，工件热变形小，工艺系统振动小，可加工各种难加工材料，可实现绿色制造，简化加工工艺流程。高速切削追求高转速、中切深、快进给、多行程的加工工艺，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面质量可提高1~2等级。加快产品开发周期，大大降低制造成本。 2.阐述高速切削技术研究体系、关键技术。 数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程，是将各单元技术集成的一项综合技术。关键技术：高速切削机理；高速切削刀具技术；高速切削机床技术；高速切削工艺技术；高速加工的测试技术。 3.阐述高速切削发展趋势。 机床结构将会具有更高的刚度和抗振性，使在高转速和高级给情况下刀具具有更长的寿命；将会用完全考虑高速要求的新设计概念来设计机床；在提高机床进给速度的同时保持机床精度；快换主轴；高、低速度的主轴共存；改善轴承技术；改进刀具和主轴的接触条件；更好的动平衡；高速冷却系统。（新一代高速大功率机床的开发和研制；新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀具结构的研究；进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围；高速切削机理的深入研究；高速切削动态特性及稳定性的研究；开发适用于高速切削加工状态的监控技术；建立高速切削数据库，开发适于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术；基于高速切削工艺，开发推广干式（准干式）切削绿色制造技术；基于高速切削，开发推广高能加工技术） 4结合典型工件材料和加工工艺方法，讨论高速切削的速度范围。 （1）根据工件材料：刚才380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，认为是合适的速度范围。（2）根据加工工艺方法：车削700~7000m/min，铣削300~6000m/min，钻削200~1100m/min，磨削5000~10000m/min，认为是合适的速度范围。 5讨论高速切削加工的切削力变化规律。 （1）切削用量对切削力的影响:背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大，切削力与增大，但切削力的增大与f不成正比（75%）（2）工件材料对切削力的影响：较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。a材料的强度、
本文介绍高速加工技术的主要特点，论述用于模具工业的高速机床、高速刀具和高速cad/cam系统等关键技术，列举一些应用实例和使用效果，指出高速加工技术在模具工业中广阔的应用前景。 模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。据国外最新统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。如模具制造已成为先进制造技术的一个重要组成部分。 制造模具的材料通常是一类难加工材料，目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工（edm）成型。但电加工的生产效率很低，不论在模具开发速度方面还是模具制造质量方面，都不能满足现代批量生产的要求。 高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。尽可能用高速加工来代替电加工，是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势。 模具高速加工的优越性 不论是冲压模具还是塑料模具（包括注射模、挤压模、吹塑模等），为了提高其使用寿命，构成模具型腔的有关零件一般都用高强度的耐磨材料制造（如各种牌号的合金结构钢、合金工具钢和不锈钢等），这些材料经过热处理後硬度很高，很难用常规的机械加工方法进行加工。几十年来，对付这类难加工材料的最好办法就是釆用特种加工。 在中国，模具的型腔加工至今仍然是电火花加工一统天下，电火花加工（包括成形加工和线切割）在模具制造中一直起着十分重要的作用。 生产的发展和产品更新换代速度的加快，对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，于是电火花加工存在的问题就逐渐暴露出来。从物理本质上说，电火花加工是一种*放电烧蚀的“微切削”工艺，加工过程非常之缓慢；在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件材料表面的物理-机械性能会受到一定程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂纹，表面粗糙度也达不到模具的要求，
1,模具制造的特点 答：1、制造质量要求高2、形状复杂3、材料硬度高4、单件生产 2、模具制造适应满足的基本要求是什么？ 答：1、制造精度高2、使用寿命长3、制造周期短4、模具成本低 3、将金属材料加工成模具的方法主要有？ 答：1、机械加工2、特种加工3、塑性加工4、铸造和焊接 4、模具制造技术发展趋势如何 答：1、开发、发展精密，复杂、大型、长寿命模具 2、加速模具标准化和商业化，以提高质量缩短制造周期 3、大力开发和推广应用CAD/CAM以提高模具制造过程的自动化程度 4、开发新技术，新品种，新材料，新工艺 5、发展模具加工成型设备 5、模具制造的基本工艺路线是什么？ 答：1、估算分析2、模具设计3、模具制图4、零件加工5、装备调整 6、试模 6、特种加工相对于传统机械加工有何优异性？ 答：1、加工情况与工件硬度无关2、工具与工件一般不接触 3、可加工多种复杂形状的零件 1、牛头刨床主要用于平面和斜面的表面加工。 2、仿形加工中，机械式仿形机床仿形加工的方法仿形精度较低，不适合加工精度要求高的模具。 3、对坐标孔进行加工，使孔距精度高的机床是坐标镗床，坐标镗床主要用于加工有精确孔距要求的孔。 4、用来指定圆弧插补的平面和刀具补偿平面为XY是G18，XZ是G19 ，YZ是G17。 5、成型磨削时根据工艺要求，不一定要计算的工艺尺寸是各圆弧中心之间的坐标尺寸。 6、用正弦分中夹具进行成型磨削时主要适用于磨削具有同一个回转中心的凸圆柱面和斜面。 7、成形磨削可在成形磨床或平面磨床上进行，用于成形磨削的夹具有，精密平口钳，正弦磁力台，正弦分中夹具，万能夹具。 8、靠模可分为平面靠模和立体靠模。平面靠模用于平面轮廓的仿形，他指的是放大图样样板等。在模具形腔的加工中主要使用立体靠模。
页脚内容1 数控铣削加工工艺范围及铣削方式 铣削是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。铣削的主要工作及刀具与工件的运动形式如图所示。 在铣削过程中，根据铣床，铣刀及运动形式的不同可将铣削分为如下几种： （1）根据铣床分类 根据铣床的结构将铣削方式分为 立铣和卧铣。由于数控铣削一个工序中一般要加工多个表面，所以常见的数控铣床多为立式铣床。 （2）根据铣刀分类 根据铣刀切削刃的形式和方位将铣削方式分为周铣和端铣。用分布于铣刀圆柱面上的刀齿铣削工作表面，称为周铣，如图6-2（a ）所示；用分布于铣刀端平面上的刀齿进行铣削称为端铣，如图6-2 （b ）所示。 图中平行于铣刀轴线测量的切削层参数ap 为背吃刀量。垂直于铣刀轴线测量的切削层参数ac 为切削宽度，fz 是每齿进给
量。单独的周铣和端铣主要用于加工平面类零件，数控铣削中常用周、端铣组合加工曲面和型腔。 （3）根据铣刀和工件的运动形式公类 根据铣刀和工作的相对运动将铣削方式分为顺铣和逆铣。铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件的进给方向相同，称为顺铣如图（6-3）a 所示；铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向 与工件进给方向相反，称为逆铣，如图（6-3）b所示。 顺铣与逆铣比较：顺铣加工可以提高铣刀耐用度2~3倍， 工件表面粗糙度值较小，尤其在铣削难加工材料时，效果更 加明显。铣床工作台的纵向进给运动一般由丝杠和螺母来实 现，采用顺铣法加工时，对普通铣床首先要求铣床有消除进 给丝杠螺母副间隙的装置，避免工作台窜动；其次要求毛坯 表面没有破皮，工艺系统有足够的刚度。如果具备这样的条件，应当优先考虑采用顺铣，否则应采用逆铣。目前生产中采用逆铣加工方式的比较多。数控铣床采用无间隙的滚球丝杠传动，因此数控铣床均可采用顺铣加工。 数控铣削主要特点 （1）生产率高 （2）可选用不同的铣削方式 （3）断续切削 （4）半封闭切削 数控铣削主要加工对象 （1）平面类零件 页脚内容2
编号：AQ-JS-04990 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 探究分析高速加工中心与应用Research and analysis of high speed machining center and its application
探究分析高速加工中心与应用 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 随着数控技术的进一步发展，具有高效率的加工中心随之产生。与传统的生产加工车间相比，它具备多方面的优势，可以显著提高产品生产加工的效率。本文首先分析了高速加工中心的含义以及优势，然后对其在不同行业中的实际运用进行了阐述。 高速加工中心是在数控技术发展的基础上产生的，近年来，随着工业和微电子技术的发展，数控系统的速度和精准度更高，可操作性更强，高速加工中心的制造技术也日趋走向成熟。目前，高速加工中心在我国机床领域中占有重要地位。 高速加工中心概述 1.1什么是加工中心 加工中心是由机械设备和数控系统共同组成的，用来加工形状较复杂工件的自动化机床，它是高度机电一体化的产品。与普通的的数控机床相比，加工中心具有以下优点：第一，它具有多工序功
能，对除基面外的全部工序，它都能实现一次性完成；第二，加工中心配置了自动换刀程序，极大加快了每个工序之间的转换与连接；第三，它不采用经济型的数控系统，而是用三坐标以上的数控系统进行全数字控制；第四，许多加工中心还配有自动更换的双工作台，可以自动更换上、下料。通过加工中心进行工件加工极大的缩短了加工时间，提高了生产效率。 1.2高速加工技术的含义 一般情况下，高速加工是指是指切削速度和进给速度高于常规值5~10倍以上的加工方法，目前，在生产中进行高速切削工作的加工中心的主轴转速基本都大于10000r/min，有的性能更高的加工中心的转速可达到每分钟6万到10万圈。在不同的行业中，对加工中心进给量和行程速度有不同的要求。除此之外，加工中心还具备很强的加速能力，其工作主轴从启动加速至最高转速通常所需的时间不到2秒，工作台的加、减速也可达到（1~10）g（g=9.81m/s2 ）。最近几年，高速加工技术在我国的航天工程、汽车工业和模具加工工业中的使用日益普及，高速加工中心产品的种类也日渐
精密复杂模具高速加工技术 模具被称作“工业之母”，是衡量一个国家制造业是否发达的标准之一。随着现代越来越完美的产品功能机构，以及人类不断对美感的追求，产品内部结构设计越来越复杂，模具外形轮廓设计也日趋多样，自由曲面所占比例不断增加。为此，对精密、复杂模具加工提出更高要求，不仅应保证高制造精度和表面质量，而且还要以模具加工先进技术去促进产品、模具机构设计更完美。 随着20世纪90年代初HSM（高速加工技术）开始工程运用，尤其近十几年我国对高速加工技术研究的不断深入，对高速加工机床、高速加工刀具与刀柄、高速加工工艺、CAD/CAM 软件等的持续研究，高速加工技术已越来越多地应用于精密、复杂模具加工与制造中，正不断地创新模具制造工艺，不断地提高模具现代智造水平。 1高速加工技术广泛运用于现代模具智造的优势 模具的几何形状复杂，属单件小批量产品。特别是精密、复杂模具，其精度要求更高、几何形状特别复杂。在传统模具加工工艺中，加工周期长、生产效率低，精加工淬硬模具通常采用电火花和钳工抛光。为缩短模具制造周期，提高模具质量，高速加工技术在模具制造过程中引人注目，其利用机床高转速和高进给速度，为精密、复杂模具制造的技术、工艺革新带来正面效果，且得到迅速推广。 （1）高速加工技术运用于模具粗加工和半精加工，大大提高了金属切除率。 （2）模具制造时，选用高速切削机床、高速加工刀具和工艺，可进行淬火淬硬加工。对于小型模具，在热处理后，可一次装夹进行粗、精加工；对于大中型模具，可在热处理前进行粗加工和半精加工，可在热处理后进行淬硬精加工。 （3）高速高精度淬硬加工可取代传统模具制造时常用的电加工、钳工抛光等工序，可比传统电火花加工提高50%以上的效率。 （4）运用高速加工技术，采用淬硬加工工艺，可明显提高表面质量、形状精度，实现加工的表面光洁度，表面特别光亮。可以说，一定程度上实现了以铣代磨、以车代磨，对于复杂曲面的模具，其优势得到明显展现。 （5）采用高速加工技术，可杜绝传统电火花、磨削产生的脱碳、烧伤和微裂纹现象，大大减少了模具精加工后的表面损伤，可提高20%以上的模具寿命。 （6）高速加工时，工件发热少、切削力小，热变形小，模具质量稳定且明显提高。即时还需要局部电火花，也可采用高速加工技术与CAD/CAM技术，提高电极的精度，制造形状复杂、薄壁类易变形的高精度电极，改变传统电火花质量不精的特点。 模具行业高速加工机床特点及期望 基于模具机构的特殊性，以及产品质量的高要求，虽然模具行业与其他行业都在广泛运用高速加工机床，但适宜模具行业的高速加工机床与其他行业有着不同的特点以及发展方向。（1）大承重和高刚性。由于模具正在向大型化方向发展，如矿泉水瓶盖多腔热流道模具（16腔－96腔）、轿车侧围模具、汽车前后保险杠模具等，都是轮廓尺寸较大的，其加工设备必须具有足够大的台面尺寸和工作行程。这些模具，重量由几吨到几十吨，而且15t以上的大吨位模具非常普遍，加之质量的高要求，为此要求适合模具加工的高速加工机床工作台面能承受大重量，结构刚性要高。 （2）高转速和大功率。近几年来，高速铣削在模具加工中已显示了极大优越性。为避免在加工过程中刀具与工件发生“干涉”，刀具悬长可能比传统要长，刀具直径也会比传统要小，因此要求主轴转速非常高，以此来提高加工的可行性。国外高速加工机床主轴转速已达到40 000~100 000r/min（还有更高），快速进给速度可达30 000~60 000min。型腔和模具零件其他
高速切削加工技术 在现代机械切削加工技术中，高速切削正在越来越多地被人提及，其技术已开始被使用，随之而来的，首先是高速机床，那么，高速切削与传统切削技术究竟有什么不同? 其实现的条件是什么? 实现它有哪些益处? 其适用性怎么样呢? 本文将试图回答这些问题，并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析，用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较，促进高新技术在国内的应用和普及。 缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量，是我们提高劳动生产率、实现经济性生产的一个重要的目标。有人认为，一提高速加工，就是主轴转速要几万转；只要主轴转速一达到几万转，就可以实现高速切削，这其实是不全面的。 随着科学技术的发展，现代机床已经具备了下面的条件，也只有具备这些条件，才会使得高速切削成为可能。 1.机电一体化的主轴，即所谓电主轴。现代化的主轴是电机与主轴有机地结合成一体，采用电子传感器来控制温度，自有的水冷或油冷循环系统，使得主轴在高速下成为“恒温”；又由于使用油雾润滑、混合陶瓷轴承等新技术，使得主轴可以免维护、长寿命、高精度。由于采用了机电一体化的主轴，减去了皮带轮、齿轮箱等中间环节，其主轴转速就可以轻而易举地达到0～42000r/min，甚至更高。不仅如此，由于结构简化，造价下降，精度和可*性提高，甚至机床的成本也下降了。噪声、振动源消除，主轴自身的热源也消除了。MIKRON公司便采用了本集团“STEP－TEC”公司生产的电主轴，这种电主轴采用了其特别的、最先进的矢量式闭环控制、高动平衡的主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，确保主轴在全部工作时间内温度衡定。 何为矢量式闭环控制呢？其实就是借助数/模转换，将交流异步电动机的电量值变换为直流电模型，这样，既可实现用无电刷的交流电机来实现直流电机的优点，即在低转速时，保持全额扭矩，功率全额输出，主轴电机快速起动和制动。以UCP710机床切削45#钢为例，用STEP-TEC 的主轴铣削，铣刀直径?63mm, 主轴转速为1770r/min，金切量为540cm3/min；在无底孔钻孔时，钻头直径?50mm, 转速1350r/min，可一次钻出，而无需常用的先打中心孔,而后钻孔再扩孔的方法。 2.机床普遍采用了线性的滚动导轨，代替过去的滑动导轨，其移动速度、摩擦阻力、动态响应，甚至阻尼效果都发生了质的改变。用手一推就可以将几百公斤甚至上千公斤的重工作台推动。其特有的双Ｖ型结构，大大提高了机床的抗扭能力；同时，由于磨损近乎为零，导轨的精度寿命较之过去提高几倍。又因为配合使用了数字伺服驱动电机，其进给和快速移动速度已经从过去最高的6m/min，提高到了现在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型机床使用线性电机，进给和快移速度可达80m/min。 3.目前最先进的数控系统已经可以同时控制8根以上的轴，实现五轴五联动，甚至六轴五联动，多个CPU，数据块的处理时间不超过0.4ms；同时，均配置功能强大的后置处理软件，运算速度快，仿真能力强且具备程序运行中的“前视”功能，随时干预，随时修改。外接插口，数据传输速度快，甚至可以与以太网直联；加上全闭环的测量系统，配合使用数字伺服驱动技术，机床的线性移动可以实现1～2g的加速和减速运动。 4.机床床身结构进一步优化，现代机床均采用落地式床身，整体铸铁结构，龙门式框架的主轴立柱，尽可能由主轴部件来实现二轴甚至三轴的线性移动，考虑到刀具重量的变化极小，这样，在工件乃至工作台不进行快速线性移动的情况下，机床快速线性移动的部件的重量近乎常量，因此，更容易实现快速加速和减速情况下的运动惯量及实现动态平衡，减少由于动态冲击所带来的
一、国际数控机床、五轴高速加工中心的现状分析 1. 国际数控机床发展现状分析 1.1 数控机床是国际机床市场的消费主流 2007年我国机床产值世界排名第3，约107.5亿美元，而外向度（对外出口比率）仅15.3%，而同样是2007年，德国的外向度高达72 %、日本53 %、意大利58%、西班牙52.9 %，我国台湾省竞达78%。我们虽然已步入机床大国的行列，却远远不是机床强国，与国际市场上的各大机床强国相比，仍有不小差距。 进入21世纪以后，世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70%，中国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以高速多轴加工中心、专用数控机床、成套设备为主。 1.2 全球机床产业结构逐渐发生变化 2003年至2005年间，日本、中国、韩国和台湾地区的机床产量增长了10%，从占世界总量的36.7%上升到47%。世界机床行业正在发生结构性变化，其中两个最显著的特点就是，机床的制造和消费正在从西方转向东方。2005 年世界机床产量总值为518.55 亿美元，比2004 年的456.27 亿美元提高了13.6%。上面提到的三国和台湾地区的产值从2002 年的117.89 亿美元，猛增到2005年的243.7 亿美元。其中，日本的产量增长了118.1%；中国为112.8%；台湾地区为85.6%；韩国为77.4%。2005 年日本的机床产值达到132.59 亿美元，其产量占世界总量的四分之一强，超过德国位居世界第一。中国的机床产量增幅强劲，2005 年产值达到50 亿美元，超过意大利，跃居世界第三机床生产大国，其大部分产品为内销。台湾地区已取代美国，机床产量世界排名第五，2005 年产值为32.95 亿美元。韩国也已超过瑞士排在第七位，2005 年产值达到28.16 亿美元。而西班牙的机床产量位居世界第九位，2005年产值为11.41 亿美元，年度增长率为11.9%，低于全世界机床生产国年度增长13.6%的水平。