高速加工与超高速加工

超精密加工与超高速加工技术第一篇：超精密加工与超高速加工技术超精密加工与超高速加工技术一、技术概述超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。

超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。

目前，一般认为，超高速切削各种材料的切速范围为：铝合金已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金达300m/min，钛合金达150-1000m/min，纤维增强塑料为2000-9000m/min。

各种切削工艺的切速范围为：车削700-7000m/min，铣削300-6000m/min，钻削200-1100m/min，磨削250m/s以上等等。

超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。

超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μ m，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。

超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。

二、现状及国内外发展趋势1．超高速加工工业发达国家对超高速加工的研究起步早，水平高。

在此项技术中，处于领先地位的国家主要有德国、日本、美国、意大利等。

在超高速加工技术中，超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件，超高速切削磨削技术是现代超高速加工的工艺方法，而高速数控机床和加工中心则是实现超高速加工的关键设备。

目前，刀具材料已从碳素钢和合金工具钢，经高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）。

术工技加工与超高速加超精密一、技术概述超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速。

技术和加工质量的现代加工度和进给速度来提高材料切除率、加工精度超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。

目前，一般认为，超高速切削各种材料的切速范围为：铝合金已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金达300m/min，钛合金达150~1000m/min，纤维增强塑料为2000~9000m/min。

各种切削工艺的切速范围为：车削700~7000m/min，铣削300~6000m/min，钻以上等等。

削250m/s削200~1100m/min，磨超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具等。

术在线自动检测与控制技制造技术，超高速加工-c超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra 小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm 的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。

超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术研究。

条件和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境展趋势外发二、现状及国内高速加工．超1工业发达国家对超高速加工的研究起步早，水平高。

在此项技术中，意大利等。

国、主要有德国、日本、美处于领先地位的国家在超高速加工技术中，超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件，超高速切削磨削技术是现代超高速加工的工艺方法，而高速数控机床和加工中心则是实现超高速加工的关键设备。

目前，刀具材料已从碳素钢和合金工具钢，经高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）。

切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的12m/min 提高到1200m/min 以上。

•高速加工概述•高速加工的基本概念•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 机床的激振频率特别高远离“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围，能加工精密、非常光洁的零件。

5 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。

6 高速硬切削•高速加工的优点一模具加工高速加工应用的领域之一是在模具制造中采用CBN刀具对淬硬钢进行高速铣削和车削（称为“硬切削”），替代或部分替代电火花加工和磨削加工，可使切削效率可提高几十倍，并可大幅度缩短模具的制造周期。

•加工模具•高速切削一次完成全部工序•航空和宇航航空和宇航工业是高速加工的主要应用领域。

一是其加工材料为铝合金和钛合金，适于高速切削，二是其零件常具有厚度极薄的壁和筋（最小薄到只有0.05-0.lmm），刚度很差。

近来最新趋势是对大型整体铝合金坯料采用掏空的加工工艺来制造机翼、机身等大型零件，以替代多个小型零件的拼装和铆接，既可省去装配工时和工装，还可使构件的强度、刚度得到较大的提高。

整体加工法•高速加工大型飞机零件为了适应主轴超高速、特大功率和超长X行程的需要，在加工航空铝、镁合金零件的大型机床上也采用了直线电机作高速直线驱动，进给速度最高达60m/min，快速移动为100m/min，加速度达2g。

试切一件薄壁飞机零件，只花了30分钟，而同样的零件在一般高速铣床上加工需要3小时，在普通数控铣床则需8小时。

•二、高速切削的基础理论1 萨洛蒙高速切削假设和实验•萨洛蒙对各种金属“切削速度与切削温度关系”的实验曲线和推论曲线•高速切削的分析模型•高速加工的问题和难点•高速加工系统化新技术•高速加工已经不是难题•高速和五轴加工技术•高速加工的CAD模型要求•确保造型精度至少要与加工精度一致；•小心在数据转换中造成的错误；•避免在加工模型中存在隐性特征如需要刀具直径来保证的内部导角等；•避免在加工模型中存在不能或不必要的特征；•加工模型造型中所花费的准备时间能大大节省编程和加工的时间，提高制造效率。

机械制造与自动化的新工艺和新方法随着机械工业的发展和科学技术的进步,机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及,原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工,粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉,各种先进加工方法不断出现和发展。

以下为一些机械制造的新工艺和新方法：1、超高速加工技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备，以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。

超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。

与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点：（1）随着进给速度的提高,单位时间内材料的切除率可以增加3—6倍，可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率.（2)切削力可以降低30%以上。

（3）切削过程极其迅速,95%以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，故特别适合加工容易热变形的零件.（4)机床作高速运转，振动频率特别高,工作平稳振动小,因而能加工非常精密、非常光洁的零件。

2、超精密加工技术超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。

目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削,金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工.金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一,其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等，被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料,其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等.金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分，对于密实型无气孔的金刚石砂轮，如金属结合剂金刚石砂轮，一般在整形后还需要修锐;有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。