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第八章高速切削加工PPT课件

随切削速度提高，切削力降低25～30％以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低1～2级；生产效率提高，生产成本降低；大致是切削速度和进给速度提高15～20％，可降低制造成本10～15％。
高速切削加工及其应用
➢ 国外现状：
20世纪30年代德国Salomon博士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步，80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造
刀－工件摩擦功。干切时，切削热主要由切屑、工件和刀具传出去，周围介质传出小于1％。
切屑
刀具
工件
图6 切削时热的产生与传出
高速切削加工及其应用
常规切削区a
不宜切削区b
高速切削区c
Tc 切削温度(T)
Vc
切削速度 (V)
图7 切削速度对切削温度的影响（ Salomon 曲线）
高速切削加工及其应用
试验结果表明：随切削速度的提高，开始切削温度升高很快，但达到一定速度后，切削温度的升高逐渐缓慢，
高速切削加工及其应用
2. 高速切削加工理论基础 2.1 不同材料在不同状态下的切屑形态
（a）6061-T6铝合金，刀具前角3°，切削深度为0.25mm，切削速度为
1.56m/min
(b)6061-T6铝合金，刀具前角3°，切削深度为0.25mm，切削速度为
130m/min
高速切削加工及其应用
➢ 大进给目标：
进给速度：Vf＝20～50m/min 每刃进给量：fz=1.0～1.5mm/齿
高速切削加工及其应用
➢ 国外现状：
20世纪80年代中期开始研究陶瓷刀具高速切削淬硬钢，其后引起对高速切削加工的普遍关注。目前，汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加工中心，国内也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取得很好的经济效益。

高速切削与磨削PPT

机械制造技术高速切削与磨削概述Ø1931年德国切削物理学家C .J .S a l o m o m 在“高速切削原理”一文中给出了著名的“S a l o m o m 曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。

ØS a l o m o m 的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（H S C ）”的概念。

Ø尚无统一定义，一般认为高速加工是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。

Ø以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。

Ø以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000r /m i n 。

3.8.1高速加工概述q 高速加工定义33.8.1高速加工概述图3-31Salomon 切削温度与切削速度曲线切削适应区软铝切削速度v /(m/min)切削不适应区6001200180024003000青铜铸铁钢硬质合金980℃高速钢650℃碳素工具钢450℃Stelite 合金850℃16001200800400切削温度/℃切削适应区非铁金属图3-32高速与超高速切削速度范围10100100010000切削速度V （m/min ）塑料铝合金铜铸铁钢钛合金镍合金q 高速加工的切削速度范围Ø高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异，见图3-32◎车削：700-7000m/min ◎铣削：300-6000m/min ◎钻削：200-1100m/min ◎磨削：50-300m/sØ高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同q高速加工的特点Real Real Ø加工效率高：进给率较常规切削提高5-10倍，材料去除率可提高3-6倍Ø切削力小：较常规切削至少降低30%，径向力降低更明显。

高速切削-课件 (3)

车削加工方法特点及其工艺特点
主运动是工件的旋转，进给运动则有多种形式。相配合可完成各种表面加工：
主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。
车削加工安全操作（续）
5、车细长工件时，为保正操作安全和加工质量，应采用中心架或跟刀架，超出车床范围的加工部分，应设置移动试防护罩和安全标志。 6、车削形状不规则的工件时，应装平衡块，在试转平衡后再切削。 7、刀具装夹要牢靠，刀头伸出部为不要超过刀体的1.5倍刀具下垫片的形状、尺寸相一致，垫片应尽能少而平。 8、除车床上装有运转中能自动测量的量具外，均应停机并将刀架移动到安全位置后再测量工件。
磨削加工的特点
1. 2. 3. 4. 磨具的运动速度高磨具的非均质结构磨削的高热现象磨具的自砺现象
砂轮
磨具中使用量最大的是砂轮，危险性最大的也是砂轮。因此，砂轮的安全是磨削机械防护的重点。

《高速切削加工》课件

03 高速切削加工的关键技术
高速切削加工的刀具技术
刀具材料
01
高速切削加工需要使用高硬度、高耐磨性的刀具材料，如硬质
合金、陶瓷和金刚石等。
刀具涂层技术
02
涂层技术能够提高刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，
提高切削效率。
刀具几何形状
03
高速切削加工需要采用特殊的刀具几何形状，如小前角、大后
角和短刀刃等，以减小切削力、切削热和刀具磨损。
在高速切削加工中，降低能耗、减少废弃物排放和提高资源利用效率成为重要的发展趋势，符合可持续发展的要求。
高速切削加工面临的挑战与对策
高温与热变形
高速切削加工过程中产生的高温可能导致刀具磨损、工件热变形等问题，需采用新型刀具材料、强化冷却技术等手段解决。
振动与稳定性
高速切削加工过程中的振动可能影响加工精度和表面质量，应优化机床结构、提高刚性和阻尼性能。
模具型腔加工
高速切削加工技术在模具制造业中广泛应用于模具型腔的加工，如注塑模、压铸模等，能够快速准确地完成复杂型面的加工。
模具钢材料加工
高速切削加工技术能够高效地加工各种模具钢材料，如H13、 SKD61等，提高加工效率，减少热量的产生和材料的变形。
高速切削加工在航空航天制造业的应用
航空发动机制造
高速切削加工的工艺参数
1 2 3
切削速度
提高切削速度可以提高加工效率，但同时也需要选择合适的刀具和材料，以避免刀具磨损和工件热变形。
进给速度
进给速度的提高可以增加材料去除率，但过高的进给速度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降。
切削深度
适当的切削深度可以提高加工效率，但过大的切削深度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降。

高速切削加工技术ppt课件.pptx

我国高速切削加工技术最早应用于轿车工业，二十世纪八十年代后期，相继从德国、美国、法国、日本等国引进了多条具有先进水平的轿车数控自动化生产线，如从德国引进的具有九十年代中期水平的一汽大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线，其中大量应用了高速切削加工技术。生产线所用刀具材料以超硬刀具为主，依靠进口。
近年来，我国航天、航空、汽轮机、模具等制造行业引进了大量加工中心和数控镗铣床，都不同程度地开始推广应用高速切削加工技术，其中模具行业应用较多。
例如上海某模具厂，高速铣削高精度铝合金模具型腔，半精铣采用主轴转速18000rpm，切削深度2mm，进给速度5m/min；精铣采用20000rpm，切削深度0.2mm，进给速度8m/min，加工周期为6h，质量完全满足客户要求。
➢ 高速切削已成为当今制造业中一项快速发展的新技术，在工业发达国家，高速切削正成为一种新的切削加工理念。
➢ 人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的关键技术。
高速切削的特点
➢ 随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减少，切削效率提高3～5倍。加工成本可降低20％-40％。
➢ 在高速切削加工范围，随切削速度提高，切削力可减少30%以上，减少工件变形。对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件的高精度高效加工，高速铣削是目前最有效的加工方法。
高速切削的加工工艺方法
目前高速切削工艺主要在车削和铣削，各类高速切削机床的发展将使高速切削工艺范围进一步扩大，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、磨削等。
随着市场竞争的进一步加剧，世界各国的制造业都将更加积极地应用高速切削技术完成高效高精度生产。
高速切削加工在国内的研究与应用

《高速切削》课件

高速切削技术面临的挑战
高成本
高速切削技术需要高精度和高性能的机床、刀具等设备，成本较高。
技术门槛高
高速切削技术需要操作者具备较高的技能水平和经验，技术门槛较高。
加工过程不稳定
高速切削过程中的振动、热变形等因素可能导致加工过程不稳定，影响加工精度和表面质量。
高速切削技术的发展前景
广泛应用
高速切削过程中产生的热量较少，减少了工件的热变形和热损伤，有利于加工质量的稳定。
适合难加工材料
对于一些硬、韧、耐磨等难加工材料，高速切削可以有效地
提高切削效率和加工质量。
高速切削的应用领域
航空航天
汽车制造
高速切削在航空航天领域广泛应用于加工高强度、轻质材料，如钛合金和复合材料等。
汽车制造过程中需要大量切削加工，高速切削可以提高生产效率和加工质量，尤其在汽车零部件的制造中得到广泛应用。
02
高速切削通常采用非常锋利的刀具，并在高转速的机床条件下进行加工，以实现高效率、高质量的切削。
高速切削的特点
高效率
高速切削的切削速度远高于常规切削，因此可以在短时间内完成大量切削，提高生产效率
。
高质量
高速切削产生的切削力较小，减少了工件的变形和振动，提高了加工精度和表面质量。
减少热影响
高速切削时，应使用高质量的刀具和合适的切削液，以减小刀具磨损和提高加工精度。
CHAPTER 03
高速切削的关键技术
高速切削的刀具技术
刀具材料
选用高硬度、高耐磨性的刀具材料，如硬质合金、陶瓷和金刚石等，以提高刀具的耐用度和切削
效率。
刀具几何形状
设计合理的刀具几何形状，如采用较大的前角和后角，以减小切削力和切削热，提高刀具的切削性能。

高速切削加工技术

在通用机械制造业中，高速切削加工技术广泛应用于机床、泵阀、压缩机和液压传动装置等产品的制造。
05
高速切削加工技术的发展趋势与挑战
高效稳定的高速切削技术
高效稳定的高速切削技术是未来发展的关键，需要不断提高切削速度和加工效率，同时保持加工过程的稳定性和可靠性。
高效稳定的切削技术还需要不断优化切削参数和刀具设计，以适应不同材料和加工需求的挑战。
高速切削工艺技术
切削参数选择
根据不同的加工材料和切削条件，选择合适的切削速度、进给速度和切削深度等参数，以实现高效
切削和高质量加工。
切削液使用
合理选用切削液，如乳化液、极压切削油等，以提高切削效率和工件表面质量，同时减少刀具磨
损和热量产生。
加工路径规划
采用合理的加工路径和顺序，以减少空行程和换刀次数，提高加
高效稳定的切削技术需要解决切削过程中的振动和热变形问题，提高加工精度和表面质量。
高性能刀具材料的研发
高性能刀具材料是实现高速切削的关键因素之一，需要具备高硬度、高强度、高耐磨性和良好的
抗热震性等特点。
研发新型高性能刀具材料，如超硬材料、陶瓷材料等，能够提高切削速度和加工效率，同时减少
刀具磨损和破损。
改善加工质量
01
高速切削加工技术能够减少切削力，降低切削热，从而减小了工件的热变形和残余应力，提高了加工精度和表面质量。
02
由于切削力减小，工件不易产生振动，减少了振纹和表面粗糙度，进一步提高了加工质量。
降低加工成本
高速切削加工技术能够显著提高加工效率，缩短了加工周期，从而降低了单件成本。
高速切削加工技术
目录
• 高速切削加工技术概述 • 高速切削加工技术的优势 • 高速切削加工的关键技术 • 高速切削加工的实践应用 • 高速切削加工技术的发展趋势与挑战 • 高速切削加工技术的未来展望

高速加工技术93.pptx

静压轴承工作原理
第47页/共99页
静压轴承对轴颈圆度误差的均化作用
第48页/共99页
静压轴系特点
轴承间隙内介质压强由外部供给，忽略主轴旋转时的动压效应，承载能力不受主轴转速的影响，实现任何转速下液／气体摩擦，具有设计所需的承载能力；适应性好，寿命长
主轴浮起后是纯液／气体摩擦，起动摩擦阻力小，主轴旋转后轴线偏移量比轴颈轴套的加工误差小得多
高速加工在汽车工业中的应用
1
2
3
4
钻孔表面倒棱内侧倒棱铰孔高速钻孔表面和内侧倒棱
专用机床
高速加工中心
5轴×4工序 = 20轴（3万件/月）
1台1轴1工序（3万件/月）
刚性（零件、孔数、孔径、孔型固定不变）
柔性（零件、孔数、孔径、孔型可变）
汽车轮毂螺栓孔高第速24页加/共工99页实例（日产公司）
和工件受力均小。切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%-90% • 刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度 • 刀具寿命长（高速切削刀具）。刀具受力小，受热影响小，破损的机率很小，磨损慢
后径向传感器轴向传感器磁浮第轴53承页/高共9速9页主轴
磁悬浮轴承电主轴
高频电动机
磁悬浮轴承
松刀用液压装置
HSK-E刀柄
磁悬浮轴承
水套冷却
瑞士IBGA公司的磁悬浮电主轴
第54页/共99页
磁浮轴承电主轴特点
➢主轴由两个径向和两个轴向磁浮轴承支承，磁浮轴承定子与转子间空隙约0.1mm。
第8页/共99页
德国 ROEDERS,42000rpm,适合如手机模具加工

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