超高速加工技术 (1)PPT格式课件下载.ppt
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以主轴转速界定:
高速加工的主轴转速10000r/min。
高速加工的概念与特征,高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异,车削(Turing):
700-7000m/min铣削(Milling):
300-6000m/min钻削(Drilling):
200-1100m/min磨削(Grinding):
50-300m/s镗削(Boring):
35-75m/min,高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同,1.高速加工切削速度的范围,铝合金(AluminumAlloy):
1000-7000m/min铜(Cu):
900-5000m/min钢(Steel):
500-2000m/min灰铸铁(Graycastiron):
800-3000m/min钛(Ti):
100-1000m/min,德国切削物理学家CarlSalmon博士1929年进行了超高速模拟实验。
2.切削理论的提出,图2切削速度变化和切削温度的关系,在1931年4月,根据实验曲线,提出著名的“萨洛蒙曲线”和高速切削理论。
切削力低切削变形小,切屑流出速度加快,切削力比常规降低30-90%,可高质量地加工出薄壁零件;
3.高速加工的特点,材料切除率高单位时间内切除率可提高3-5倍;
图3加工零件,高精度切削激振频率远高于机床系统固有频率,加工平稳、振动小;
减少工序工件加工可在一道工序中完成,称为“一次过”技术(Onepassmachining)。
A为高速切削加工时的热传导过程B为传统加工的热传导过程图4热传导对比图,热变形小温升不超过3C,90%切削热被切屑带走;
图5HSM600U型数控五轴高速加工中心生产厂家:
瑞士Mikron主轴转速:
最高42000rpm主轴功率:
13KW进给速度:
最高40m/min定位精度:
0.008mm重复定位精度:
0.005mm,高速加工技术的发展与应用,图6HSM系列高速五轴联动小型立式加工中心,图9HSM400,加工极高表面光洁度的硬钢HRC62、铝、铜、塑料工件,图7HSM800,图8HSM600,高速切削加工应用
(1)航空航天领域。
大型整体结构件、薄壁类零件和叶轮零件等。
图10波音公司的F15战斗机的起动减速板,铝合金整体零件:
整体零件“掏空”,切除量大零件有薄壁,要求小切削力小直径刀具较长的刀具悬伸,图11高速铣削典型工件,
(2)汽车制造。
(3)模具制造。
生产剃须刀的石墨电极,生产球形柄用的铜电极,图15高速切削加工电火花加工用工具电极,(4)难加工材料领域。
硬金属材料(HRC5562),可代替磨削,精度可达IT5IT6级,粗糙度可达0.21um。
(5)超精密微细切削加工领域。
粗铣整体铝板;
精铣去口;
钻680个直径为3mm的小孔。
时间为32min。
图16高速切削加工医用药盒,高速切削加工的关键技术,1.高速主轴,高速化指标:
dmn值,至少达到1106,电主轴:
交流伺服电动机内置式集成化结构。
转子套装在机床的主轴上,定子安装在主轴单元的壳体中,采用水冷或油冷。
精度高、振动小、噪声低、结构紧凑。
采用的轴承有:
滚动轴承(陶瓷轴承)、磁浮轴承、气体静压轴承、液体静压轴承。
陶瓷球轴承,陶瓷轴承高速主轴结构,磁浮轴承主轴结构,2.快速进给系统,伺服电动机+大导程高速精密滚珠丝杠副;
直流直线电机、交流永磁同步直线电动机、交流感应异步直线电动机的进给系统。
3基座4磁性轨道5直线电机6直线导轨7直线光栅8平台9接口电缆10防护罩图20结构图,3.高性能的CNC控制系统,图21六杆机床(并联机床结构),4.先进的机床结构,图22德国HSK型刀柄及其联接结构,5.高速切削的刀具系统,刀具角度选择:
表1超高速切削刀具最佳前角和后角推荐值,磨削(Grinding):
借助于砂轮表面大量磨粒作切削刃去除材料的一种方法。
磨削速度(Grindingspeed):
指砂轮表面磨粒在工件材料上进行刻划切削的运动速度,通常就是砂轮周边的回转线速度,单位m/s。
高速磨削(High-speedgrinding):
磨削速度在100m/s以上。
超高速磨削(Superhigh-speedgrinding):
150m/s以上即常规速度五倍以上的高速磨削。
高速磨削加工,1.高速主轴,高速磨削关键技术,图23高速主轴动平衡系统1-信号传送单元2-紧固发兰盘3-内装电子驱动平衡块4-磨床主轴,2.高速磨床结构,图24直线电机驱动高速平面磨床,3.高速磨削砂轮1)要求:
砂轮基体的机械强度必须能承受高速磨削时的磨削力,必须考虑高速离心力作用;
砂轮磨粒突出高度要大,以便能容纳大量的长切屑。
结合剂具有很高的耐磨性,以减少砂轮的磨损;
高度磨削时要安全可靠。
2)材料:
CBN、PCD。
3)结合剂:
多孔陶瓷和电镀镍。
4)结构,4、冷却润滑液及其供液过滤系统,5、主轴轴承,图25高速砂轮典型结构,