高速切削技术论文
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毕业设计(论文)外文资料翻译学院(系):机械工程系专业:机械工程及自动化姓名:学号:外文出处:High-speed machining and demandFor the development附件:1.外文资料翻译译文;2.外文原文附件1:外文资料翻译高速切削加工的发展及需求高速切削加工是当代先进制造技术的重要组成部分,拥有高效率、高精度及高表面质量等特征。
本文介绍此技术的定义、发展现状、适用领域以及中国的需求情况。
高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术,它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征,在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用,并已取得了重大的技术经济效益,是当代先进制造技术的重要组成部分。
高速切削是实现高效率制造的核心技术,工序的集约化和设备的通用化使之具有很高的生产效率。
可以说,高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加工效率所必不可少的技术。
高速切削加工的优点主要在于:提高生产效率、提高加工精度及降低切削阻力。
有关高速切削加工的含义,目前尚无统一的认识,通常有如下几种观点:切削速度很高,通常认为其速度超过普通切削的5-10倍;机床主轴转速很高,一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削;进给速度很高,通常达15-50m/min,最高可达90m/min;对于不同的切削材料和所釆用的刀具材料,高速切削的含义也不尽相同;切削过程中,刀刃的通过频率(Tooth Passing Frequency)接近于“机床-刀具-工件”系统的主导自然频率(Dominant Natural Frequency)时,可认为是高速切削。
可见高速切削加工是一个综合的概念。
1992年,德国Darmstadt工业大学的H. Schulz教授在CIRP上提出了高速切削加工的概念及其涵盖的范围,如图1所示。
认为对于不同的切削对象,图中所示的过渡区(Transition)即为通常所谓的高速切削範围,这也是当时金属切削工艺相关的技术人员所期待或者可望实现的切削速度。
木材加工原料利用技术管理论文-技术管理论文-管理论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——1木材加工原料利用率提高措施1.1森林资源的合理利用林业加工业现代化改革进程中,木材加工是林业产品生产最关键的环节,对产品质量有着最直接的影响。
在利用森林资源进行加工的过程中需要严格遵守相关规范和原则,不能竭泽而渔,需要通过科学合理的使用方法,提高木材加工效果,减少废料。
但是我国在较长的历史时期内都追求粗放式的经济发展模式,木材加工业也深受影响,经济发展是以牺牲森林面积和过渡砍伐的基础上发展起来的,森林资源短缺的问题一直没有得到妥善解决,对既有木材资源的利用效率也不理想,产品加工过程中无法有效保障林业产品生产质量和效率。
我国充分认识到这种情况,颁布了相关法律强制约束木材加工业的生产加工方式,提高森林资源的综合利用水平,对加工精细度等问题作出了明确的规定,通过法律手段控制产品质量。
木材加工过程中,需要不断完善加工市场的运营模式,通过对市场运行模式的改善优化,形成良性竞争,进一步提升木材加工质量,同时还能够提高市场活跃度,实现木材加工市场的健康发展,满足林业发展建设实际要求。
可通过对国外市场经济体制下的木材加工产业发展经验的借鉴,根据林区自身特色选择适用的市场形势,实现木材加工相关内容的综合管理,提高木材的利用效率和木材加工业的综合效益。
同时在木材加工的市场化进程中,可以对传统的木材加工工艺进行更好的传承和发展改进,建设有中国特色的木材加工行业。
1.2选用木材利用率更高的加工技术1.2.1高速切削。
高速切削是当前的木材加工业中应用十分广泛的技术,通过更高转速的刀具、砂轮来进一步改善其木材加工效果,提高了木材的加工效率,在更短的时间内就能够完成木材的加工。
这是同一种比较优秀木材加工技术,但是该项技术对刀具的要求更加严苛,一旦刀具存在质量问题,或者刀具安装经济不符合要求,会产生比较严重的木材加工质量问题。
目录第一章概述1.1 国内外相关技术现状------------------11.2 小组课题内容简介--------------------6 1.3 课题内容简介------------------------11 第二章具体设计方案2.1 设计参数计算-----------------------132.1.1滚珠丝杠选择--------------------132.1.2导轨的选择----------------------162.1.3电机的选择----------------------212.1.4联轴器的选择--------------------222.2 结构设计---------------------------22 第三章 PRO/ENGINEER简介-------------------24 第四章总结与致谢--------------------------27 参考文献------------------------------------29第一章概述1.1 国内外相关技术现状:为了适应21世纪动态多变的全球化市场的激烈竞争,制造企业必须快速响应市场的需求,具备质量高,成本低,服务优的环抱产品和交货迅速的制造能力。
这驱使制造加工技术朝着快速、低耗、优质和高精度的方向发展。
在这一进程中,高速切削技术将发挥关键的作用。
从20世纪60年代后,美国、德国、日本等发达国家相继投入了大量的人力、物力、财力、研究开发高速切削技术及相关技术。
在1979年,美国国防高技术研究所总署规划了超高速切削基础技术的研究,研究切削速度超过塑性波的超高速切削,为快速切除金属材料提供科学依据。
近几年成立的隶属于美国国家科学研究委员会的“2010年及其以后国防制造工业委员会”,提出把生产加工工艺作为重大公关领域,将超高速切削列为与民用工业共用的先进制造基础技术,日本尖端技术研究学会也把超高速切削列为五大现代加工技术之一。
电大机械论文范文精选9篇5电大机械论文范文第一篇1. 设计(或研究)的依据与意义十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。
目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。
生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:1、提高劳动生产率。
用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大提高。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。
冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。
因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、提高零件的力学性能。
冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。
冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。
目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,提高产品质量和生产效率:(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30﹪;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30﹪;(2)锻件质量显着提高,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍;(3)由于一次性挤压成型,生产率提高25%.数值模拟技术是CAE的关键技术。
通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。
超咼速加工技术2011级机械设计制造及其自动化4班刘傅文摘要:本文介绍了超高速加工技术的概念、内容和发展现状,并分析了其发展动向。
关键词:高速加工技术、机械制造、先进加工、发展。
超高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具,利用能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备,以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。
超高速加工技术的特征:切削力低、热变形小、材料切除率高、高精度、减少工序。
超高速加工技术主要包括:(1)超高速切削、磨削机理研究。
对超高速切削和磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料和各种刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工艺参数优化等进行系统研究。
(2)超高速主轴单元制造技术研究。
主轴材料、结构、轴承的研究与开发;主轴系统动态特性及热态性研究;柔性主轴及其轴承的弹性支承技术研究;主轴系统的润滑与冷却技术研究;主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究;主轴换刀技术研究。
(3)超高速进给单元制造技术研究。
高速位置芯片环的研制;精密交流伺服系统及电机的研究;系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究;机械传动链静、动刚度研究;加减速控制技术研究;精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制(4)超高速加工用刀具磨具及材料研究。
研究开发各种超高速加工(包括难加工材料)用刀具磨具材料及制备技术。
(5)高速CNC空制系统:超高速加工要求CNC控制系统具有快速数据处理能力和高功能化特性,以保证加工复杂曲面轮廓时,具有良好的加工性能。
还要具有高速插补及超前处理能力,防止刀具轨迹偏移和突发事故。
(6)超高速加工在线检测与控制技术研究。
对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部位和驱动控制系统的监控技术,对超高速加工用刀具磨具的磨损和破损、磨具的修整等状态以及超高速加工过程中工件加工精度、加工表面质量等在线监控技术进行研究。
验研究。
目录一高速切削技术概述 (2)1 高速切削的基本概念 (2)2.高速铣削的特点 (3)2.1 高速铣削的一般特征 (3)2.2 高速铣削的优点 (3)2.3 高速铣削的问题 (4)2.4 高速铣削的应用 (5)3.高速铣削的关键技术 (5)3.1 高速切削机理的研究 (6)3.2 高速切削刀具 (7)3.3 高速切削机床技术 (7)3.4 高速切削的工艺技术 (9)3.5 高速加工的测试技术 (9)二高速切削机床 (10)(—)如何有效地选择高速切削机床 (10)1、高速切削机床基本结构 (10)2、高速主轴 (10)3、高速进给机构 (11)4、高速CNC 控制系统 (11)5、高速切削机床安全防护与实时监控系统 (11)6、选购高速切削机床的方法 (12)三、高速切削刀具 (18)1.刀具材料 (18)2.刀具结构 (19)3.刀杆结构 (20)4.刀具动平衡 (21)四、高速数控编程 (23)1.高速数控编程的特点 (23)1.1 现有的CAD/CAM/CNC 集成化系统 (23)1.2 高速切削对数控编程的具体要求 (24)2.粗加工数控编程 (26)3.精加工数控编程 (29)五、高速铣削工艺 (33)1、刀具的选择 (33)2、切削参数选择 (34)3.加工实例 (46)一高速切削技术概述1 高速切削的基本概念高速切削(HSM或HSC)是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加工技术,通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣,国际上在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工、以及精密零件加工等得到广泛的应用。
高速铣削可用于铝合金、铜等易切削金属和淬火钢、钛合金,高温合金等难加工材料,以及碳纤维塑料等非金属材料,例如,在铝合金等飞机零件加工中,曲面和结构复杂,材料去除量高达90%~95%,采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度;在模具加工中,高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50的钢件,因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨,在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求。
车削工艺论文车削加工论文谈谈车削细长轴加工方法摘要:细长轴的车削加工历来是比较困难的。
本文根据我多年的工作经验,针对学生在实习操作中车削细长轴的特殊情况,提出了自己的见解和方法。
关键词:细长轴车削工艺变形加工质量预防措施所谓细长轴就是工件的长度与直径之比大于25(即L/D>25)的轴类零件称为细长轴。
在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下,横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳,提高细长轴的加工精度问题,就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
因此,采用反向进给车削,配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。
以提高细长轴的刚性,得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度,保证加工要求。
根据我多年来在车工生产实习教学实践经验谈一谈细长轴的车削。
请同行多多指教。
一、细长轴在加工中是最常见的问题1、热变形大。
细长轴车削时热扩散性差、线膨胀大,当工件两端顶紧时易产生弯曲。
2、刚性差。
车削时工件受到切削力、细长的工件由于自重下垂、高速旋转时受到离心力等都极易使其产生弯曲变形。
3、表面质量难以保证。
由于工件自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。
二、怎样提高细长轴加工精度及预防措施1、选择合适的装夹方法(1)双顶尖法装夹法。
采用双顶尖装夹,工件定位准确,容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴,其刚性较差,细长轴弯曲变形较大,而且容易产生振动.因此只适宜于长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高、多台阶轴类零件的加工。
(2)一夹一顶的装夹法。
采用一夹一顶的装夹方式。
在该装夹方式中,如果顶尖顶得太紧,除了可能将细长轴顶弯外,还能阻碍车削时细长轴的受热伸长,导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴,装夹后会产生过定位,也能导致细长轴产生弯曲变形.因此采用一夹一顶装夹方式时,顶尖应采用弹性活顶尖,使细长轴受热后可以自由伸长,减少其受热弯曲变形;同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈,以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度,消除安装时的过定位,减少弯曲变形。
一、高速切削的原始定义1931年,德国切削物理学家萨洛蒙(Carl.J.Salomon)博士提出了一个假设,即同年申请了德国专利(Machine with high cutting speeds)的所罗门原理:被加工材料都有一个临界切削速度V0,在切削速度达到临界速度之前,切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大,当切削速度达到普通切削速度的5~6倍时,切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低,刀具磨损随切削速度增大而减小。
切削塑性材料时,传统的加工方式为“重切削”,每一刀切削的排屑量都很大,即吃刀大,但进给速度低,切削力大。
实践证明随着切削速度的提高,切屑形态从带状、片状到碎屑状演化,所需单位切削力在初期呈上升趋势,而后急剧下降,这说明高速切削比常规切削轻快,两者的机理也不同。
二、现代高速切削技术的概念所罗门原理出发点是用传统刀具进行高速度切削,从而提高生产率。
到目前为止,其原理仍未被现代科学研究所证实。
但这一原理的成功应该不只局限于此。
高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一,从现代科学技术的角度去确切定义高速切削,目前还没有取得一致,因为它是一个相对概念,不同的加工方式,不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。
这里包含了高速软切削、高速硬切削、高速湿切削和高速干切削等等。
事实上,高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程,它涵盖了机床材料的研究及选用技术,机床结构设计和制造技术,高性能CNC控制系统、通讯系统,高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统,高精度快速进给系统,高性能刀具夹持系统,高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术,高效高精度测试测量技术,高速切削机理,高速切削工艺,适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。
只有在这些技术充分发展的基础上,建立起来的高速切削技术才具有真正的意义。
所以要发挥出高速切削的优越性能,必须是CAD/CAM系统、CNC控制系统、数据通讯、机床、刀具和工艺等技术的完美组合。
20.9 切削加工性一种材料的切削加工性通常从四个方面来定义:1、已切削部分的表面光洁度和表面完整性。
2、刀具的寿命。
3、切削力和切削的功率需求。
4、切屑控制。
由上述可知,好的切削加工性指的是好的表面光洁度和完整性,长的刀具寿命,低切削力和功率需求。
至于切屑控制,细长而卷曲的切屑,如果没有及时清理,就会在切削区缠绕,严重影响切削工序。
由于切削工序的复杂性,因此很难建立一个定量确定一种材料切削加工性的关系式。
在制造厂里,刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是切削加工性中最重要的影响因素。
尽管切削性能指数使用的并不多,但基本的切削性能指数在下面的材料中仍然被使用。
20.9.1钢的切削加工性因为钢是最重要的工程材料之一(如第5章所示),所以它的切削加工性已经被广泛地研究过。
通过加入铅和硫磺,可以使钢的切削加工性得到大幅度地提高。
从而得到了所谓的高速切削钢。
铅钢钢中高含量的铅在硫化锰杂质尖端析出。
在非二次硫化钢中,铅呈细小而分散的颗粒。
铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。
由于它的低抗剪强度,铅在切削时充当固体润滑剂,被涂在刀具和切屑的分界处。
这一特性已经被证实--在切削加工铅钢时,在刀具横向表面的切屑上有高浓度的铅存在。
当温度足够高时——例如,在高的切削速度和进刀速度下——铅在刀具前直接熔化,并且充当液体润滑剂。
除了这个作用外,铅还可以降低第一剪切区中的剪应力,减小切削力和降低功率消耗。
铅能用于各种型号的钢,例如10XX,11XX,12XX,41XX等等。
铅钢由型号中第二和第三数码中的字母L识别(例如,10L45)。
(需要注意的是在不锈钢中,字母L 指的是低碳,这是提高不锈钢耐腐蚀性的先决条件)。
然而,因为铅是众所周知的毒素和污染物,因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患(在钢产品中每年大约有4500吨的铅消耗)。
于是,消除铅在钢中使用是一个必然的趋势(无铅钢)。
铋和锡现正作为最可能替代钢中铅的物质而被人们所研究。
高速加工技术一.起源1931年,德国切削物理学家萨洛蒙(Carl.J.Salomon)博士提出了一个假设,即同年申请了德国专利的所罗门原理:被加工材料都有一个临界切削速度V0,在切削速度达到临界速度之前,切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大,当切削速度达到普通切削速度的5~6倍时,切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低,刀具磨损随切削速度增大而减小。
切削塑性材料时,传统的加工方式为“重切削”,每一刀切削的排屑量都很大,即吃刀大,但进给速度低,切削力大。
实践证明随着切削速度的提高,切屑形态从带状、片状到碎屑状演化,所需单位切削力在初期呈上升趋势,而后急剧下降,这说明高速切削比常规切削轻快,两者的机理也不同。
通过长期的研究,从上世纪90年代中期起,高速加工进入实用化阶段。
用户可以享受高速加工的高效率,高精度和成本优势。
德国OPS-INGERSOLL公司是目前世界上最好的高速加工中心制造商之一。
二.高速加工的定义高速加工是指转速在30,000RPM以上,实际加工切削进给保持8-12m/min的恒定进给。
我们从定义中看出,高速加工的一个关键要素是高速恒定进给。
由于高速加工时,转速上万转,特别在加工高硬度材料时,瞬间产生大量热量,所以必须保持高速进给,使产生的85%以上的热量被铁屑带走。
但在模具加工过程中,硬度通常在HRC50以上,且为复杂的曲面或拐角,所以高速机床必须做到在加工曲面或拐角时仍能高速进给。
另外实际加工中,刀具都有一个最佳切削参数,如能保持恒定进给,对刀具寿命,切削精度和加工表面质量都有提高。
由此看出,高速加工不仅是高速主轴,而且也是机床伺服系统的综合。
事实上,高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程,它涵盖了机床材料的研究及选用技术,机床结构设计和制造技术,高性能C NC控制系统、通讯系统,高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统,高精度快速进给系统,高性能刀具夹持系统,高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术,高效高精度测试测量技术,高速切削机理,高速切削工艺,适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。
高速切削技术论文
高速切削技术具有随切削速度提高切削力降低产品开发周期缩短
等突出优势,是先进制造技术的最重要的共性基础技术之一,下面是
店铺整理的高速切削技术论文,希望你能从中得到感悟!
高速切削技术论文篇一
浅议机床高速切削加工
摘 要:高速切削技术(包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削
和大进给切削等)具有随切削速度提高切削力降低、切削温度的增加逐
渐变缓、加工表面质量和生产效率提高、制造成本减少、产品开发周
期缩短等突出优势,是先进制造技术的最重要的共性基础技术之一,
已成为面向21世纪的先进制造技术的重要组成部分,已在航空航天、
汽车、模具、机床等行业广泛应用。
关键词:机床;高速切削;稳定切削
关键词:煤矿;煤层;注水防尘;案例设计
中图分类号:TG65 文献标识码:A
把高速切削机床、刀具、工件、夹具结构和切削过程统称为高速
切削系统。从动力学的观点看,高速切削系统是复杂的动态系统。随
着切削速度的提高,高速切削加工过程表现出的动态特性与普通速度
切削有很大不同。人们提高切削速度所遇到的难以逾越的障碍除了刀
具的快速磨损、破损失效外,是在切削速度远低于机床最大速度时就
出现强烈振动,即不稳定切削,轻者影响加工质量,降低生产效率,
重者工件报废并殃及整个加工系统的安全寿命,致使机床不得不低速
使用,不仅造成巨大浪费,无法体现高速切削加工所固有的优越性,
更严重的是高速主轴等重要部件因长期承受重载而降低其性能及安全
性,导致重金购置的机床尚未发挥其功能和优越性就提前报废。高速
切削过程中的振动对高速切削优越性的发挥造成了很大的掣肘,成为
严重阻碍高速切削技术发展和推广应用的"瓶颈"问题。毫无疑问,高
速切削所具有的诸多优越性一方面是很好地利用了高速切削系统动态
特性的结果,另一方面,又必须是以高速条件下的稳定高速切削过程
的实现为前提的。
高速切削过程中,振动机理、影响切削稳定性的因素与普通速度
切削过程不同,随着切削速度的提高,振动导致的不稳定切削造成的
影响和危害也大的多,高速切削系统的动态特性,对各项关键技术都
有与普通速度切削不同的更高要求。基于普通速度切削过程建立的动
力学模型及其切削稳定性的影响因素和约束条件的假设,在高速下已
不完全成立,相应的稳定性极限阐值及其分析预测方法也不同。如,
高速和超高速铣削时,主轴-刀具系统的转速高达每分钟几万、十几万
转甚至更高,主轴-刀具旋转系统的动态特性(固有频率、振型、频响
函数等)随着转速提高有不同程度的变化,高速旋转产生的离心力和陀
螺效应的影响是不能忽略的。当主轴的工作转速n高于系统的第1阶
甚至更高阶固有频率对应的临界转速,成为柔性转子,刀具与工件间
动态切削力的激励频率f=n*z(z为刀具齿数)随转速增加而提高,需考
虑多自由度系统高阶动态特性及其对高速切削稳定性的影响。
稳定切削是保证高速切削加工顺利进行和获得高材料切除率和高
加工质量的前提条件和关键技术之一。对于现有机床,可分析预测不
同刀具、工件及其夹具组合下的高速切削极限,优化刀具、工件及其
夹具的匹配和高速切削用量的选择,在不增加任何附加设备和投资的
条件下大幅度提高材料切除率和加工质量;对新型机床和刀具,以最低
的成本和风险实现无振动稳定切削条件下的高加工质量和高生产效率。
高速切削过程的振动,是与机床结构和切削过程的动态特性密切
相关、影响因素复杂的机械振动现象。高速切削过程中,当机床切削
系统受到偶然因素干扰而产生的振动经过短暂的时间就消失,恢复到
原来的平衡状态的切削过程称为稳定切削;若振动不衰减,或越来越大
的切削过程称为不稳定切削。高速切削过程从无振动的稳定切削到振
动产生的不稳定切削之间存在的一个明显界限即临界条件,称为稳定
性极限,是判别高速切削稳定性的依据。要实现无振动稳定切削,首
先要判断系统在什么情况下出现振动,即根据稳定切削临界条件判别
稳定和不稳定高速切削区域。高速切削过程中的振动按其性质一般可
以分为强迫振动、自激振动、自由振动、强迫振动和自激振动同时存
在的混合振动、随机振动五大类,其中前四类都对高速切削稳定性有
很大影响,影响最大的是自激振动。
刀具相对于加工工件的振动会使加工表面产生振痕,严重影响加
工表面质量,如表面粗糙度、形位精度等;刀具相对于工件剧烈振动使
高速切削过程呈不稳定状态,切削截面、角度以及切削力等均将随之
发生剧烈变化,高速切削系统的各部分承受附加动载荷的作用,加重
刀具磨损,甚至产生崩刃,严重降低刀具寿命,影响机床结构及联接
特性,严重时使高速切削加工无法进行,降低整个机床系统的安全使
用寿命;高速切削过程中发生的高频振动,会伴随产生噪声污染,危害
操作者的身心健康;实际生产中为避免或减小振动,不得不降低切削用
量,致使机床低速、低效使用,出现“大马拉小车”现象,使机床、
刀具的性能得不到充分发挥。
高速切削稳定性的分析预测和优化的目的是提高材料切除率和加
工质量,而高加工质量的保证是稳定切削,在稳定切削的前提下,材
料切除率越高越好,即在其它切削参数一定的条件下转速n与对应的
稳定切削轴向深度极限值的乘积越大越好,对于不同的加工中心,主
要对应于其最大主轴转速附近的区域是否处在稳定区以及相应的稳定
轴向切削深度极限值的大小。因此,对于不同的高速加工中心,主要
用其最大主轴转速附近区域的是否处在稳定区以及稳定区域的最大值
的大小来评价稳定性。
对于特定的加工中心,绘出不同切削下的稳定性极限图,可确定
出在最大转速范围内的最大值。选择高速切削用量时,在符合加工工
艺要求的前提下,用所选的切削用量与加工中心的转速、最大值进行
切削稳定性的分析评价。
高速切削加工是具有突出技术优越和经济优势的先进制造技术,
应用前景十分广阔。高速切削过程的振动造成的不稳定切削是严重限
制高速切削加工技术发展的重要问题之一,高速切削稳定性的分析预
测及其动态优化理论与方法的研究对于加速高速切削加工技术的发展
及其推广应用具有十分重要的意义。
参考文献
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