高速铣削加工技术.docx

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1、高速铳削加工技术高速切削加工是一种先进制造技术.不同于传统加工方式。它的主轴转速高、切削进给速度高、切削量小.单位时间内的材料切除量却增加36倍。它以高效率、高精度和高外表质量为基本特征.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广泛的应用.取得了重大的经济效益.是当代先进制造技术的重要应用。长期以来.人们对模具的加工一直采用铳削一磨削或者电火花(EDM)加工、打磨、抛光的方法。虽然电火花可加工硬度很高的工件.但较低的生产率使它的应用受到制。随着高速加工技术的开展.采用高速切削取代磨削抛光和电加工进展模具加工已成为可能。使加工周期大为缩短.加工质量得到可靠保证.加工成本降低。1高速

2、切削加工的优势高速切削加工作为模具制造中集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题.通过高速切削加工的应用得到了解决。1.1 提高生产率高速切削的主轴转速、进给速度与传统切削加工相比.发生了本质性的飞跃.其金属切除率提高了30%40%.切削力降低了30%.刀具的切削寿命提高了70%。还可加工淬硬零件.许多零件一次装夹可完成粗、半精和精加工等全部工序.对复杂型面也能到达零件外表质量要求.进而提高了加工生产率和产品的市场竞争力。1.2 改善加工精度和外表质量高速机床普遍具备高刚性和高精度等特点.加工时切削深度小.而进给速度较快.切削力低.工件热变形减少.而加工精度

3、很高.外表粗糙度很小。高速铳削可获得无铳痕的加工外表.使零件外表质量大大提高。加工铝合金时可达RaO.40.6um.加工钢件时可达RaO.204umo1.3 减少切削产生的热量因为铁床主轴高速旋转.切削加工是浅切削.同时进给速度很快.刀刃和工件的接触长度和接触时间非常短.减少了刀刃和工件的热传导。高速切削采用干铳或油一气（油雾）泗滑系统.防止了传统加工时在刀具和工件接触处产生大量热的块点.保证刀具在温度不高的条件下工作.延长了刀具的使用寿命。1.4 有利于加工薄壁零件高速切削时的切削力小.有较高的稳定性.可加工高质量同本公司内部员工相比可能是非常优秀的.但是同其他的公司的员工相比工作绩效可能算

4、不了优秀。就我们中国实际来说.我们使用标杆分析法来确定员工培训需求是简单有效的。这种学习标杆对象可以是外部的.也可以是内部和外部的结合。首先要明确企业的开展战略。通过对企业内外部环境和组织资源等分析.明确企业未来开展的目标和业务重点。根据企业的开展战略寻找可以比照的标杆企业.通过对比分析.最后确定标杆企业。在确定标杆企业后.有一项.是了解其开展战略.还是其市场占有率和市场增长率.还是员工各方面的情况等等.这要根据本企业的实标情况来确定。由于企业在不同的开展时期.其着力点是不同的.即企业需要投入的物力人力财力的重点是不同的。所以在一定的时期内.企业要准确地选定其跟标杆企业对比的部门和岗位.这样更

5、加具有实际意义.因为标杆企业并不是处处都好.而且有些方面进展对比没有多少实际意义.再者这样可以更充分地集中利用企业的有限资源。确定标杆企业后.然后拿本企业的相应的部门和员工同标杆企业进展对比.可以发现两者在工作绩效的差距.对比分析.寻找原因.根据本企业的实际.最后确定培训需求。培训是需要成本的.如果没有通过有效的方式.去确定企业是否需要培训以及培训的方式.而是盲目进展培训.这样的培训是难以取得预期的效果。有对比才有区别.这种培训分析模型简单实用。1.5 可局部替代某些工艺.如电火花加工、磨削加工高速切削的一大特点.高速切削已可加工硬度达HRC60的零件。采用带涂层的硬质合金刀具加工模具.直接将

6、淬硬工具钢一次安装加工成形.有效地防止了零件屡次安装造成的装央误差.提高了零件的几何位置精度。在传统加工模具的工艺中.对热处理硬化后的工件需进展电火花加工.用高速切削加工替代传统切削的加工方法.可以省去模具制造工艺中的电火花加工.简化了加工工艺和投资成本。高速铳削加工可在专用的CNC机床或加工中心上进展.也可在加装高速主轴的普通机床上进展。后者不仅具有普通机床的加工能力.而且还可进展高速铁削.减少了设备投资.增加了机床柔性。高速切削可以使加工效率提高、质量提高、工序简化.机床投资和刀具投资及维护费用上升.但综合对比.可以显著提高经济效益。2高速铁削加工高速铁削加工的主要技术高速切削技术是切削加

7、工技术的开展方向之一.它随着CNC技术、微电子技术、新材料和新工艺等技术的开展而迈上更高的台阶。高速机床和高速刀具是实现高速切削的前提和基本条件.在高速切削加工中对高速机床的性能和刀具材料的选择有严格的要求。2.1 高速铁削加工机床为了实现高速切削加工一般采用高柔性的高速数控机床、加工中心.也有的采用专用的高速铳、钻床。机床同时具有高速主轴系统和高速进给系统.高的主轴刚度特性.高精度定位功能和高精度插补功能.特别是圆弧高精度插补功能。高速切削加工对机床的工艺系统提出了更高的要求.主要表现在以下几个方面：高速铳削机床必须具有高速主轴.主轴的转速IOoC)O100000mmin.功率大于15kW。

8、还应具有快速升速、在指定位置快速准停的性能。主轴的轴向间隙不大于0.0002mmo高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静压轴承式、混合陶瓷轴承、磁悬浮轴承式等构造形式。主轴冷却一般采用内部水冷或气冷。高速加工机床的驱动系统应能够提供4060min的进给速度.具有良好的加速度特性.能够提供0.4ms2到IOms2的加速度和减速度。为了获得良好的加工质量.高速切削机床必须具有足够高的刚度。机床床身材料采用灰铸铁.还可以在底座中添加高阻尼特性的混凝土.以防止切削时刀具颤振影响加工质量。具有高速数据传输率.能够自动加减速。加工工艺有利于切削加工和提高刀具寿命。目前高速机床的厂家.通常在普通机床上进展低速

9、、大进给的粗加工.然后进展热处理.最后在高速机床上进展半精加工和精加工.在提高精度和效率的同时尽可能地降低加工成本。2.2 高速切削加工刀具刀具是高速切削加工中最活泼重要的因素之一.它直接影响着加工效率、制造成本和产品的加工精度。刀具在高速加工过程中要承受高温、高压、摩擦、冲击和振动等载荷.因此其硬度和耐磨性、强度和韧性、耐热性、工艺性能和经济性等基本性能是实现高速加工的关键因素之一。高速切削加工的刀具技术开展速度很快.应用较多的如金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具、涂层硬质合金、(碳)氮化铁硬质合金TIC(N)等。立方缸化硼具有很高的硬度、极强的耐磨性和良好的导热性.与铁族元素

10、之间有很大的惰性.在1300C也不会发生显著的化学作用.还具有良好的稳定性。实验说明.用CBN刀具切削硬度HRC3567的淬火钢可以到达很高速度。陶瓷材料具有良好的耐磨性和热化学稳定性.其硬度、初性低于CBN.可用于加工硬度HRC50的零件。硬质合金刀具耐磨性好.但硬度比立方氮化硼和陶瓷低。采用刀具涂层技术.可以提高刀具硬度和切削加工的速度.适合切削硬度在HRC40-50之间的工件。可用于耐热合金、钛合金、高温合金、铸铁、纯钢、铝合金及复合材料的高速切削.应用最为广泛。精细加工有色金属或非金属材料时.选用聚晶金刚石或金刚石涂层刀具。2.3 高速加工工艺高速切削的工艺技术也是进展高速切削加工的关

11、键。切削方法选择不当.会使刀具加剧磨损.达不到高速加工的目的。只有高速机床和刀具没有好的工艺技术指导.高速切削加工设备也不能充分发挥作用。在高速切削加工中.应尽量选用顺钱加工.顺铳时刀具切入工件的切屑厚度为最大.随后逐渐减小。高速切削加工适于浅的切深.切削深度不超过02mm.可防止刀具的位置偏差.确保加工零件的几何精度。保证工件上的切削载荷恒定.以获得好的加工质量。高速切削采用单一路径顺铳切削模式.尽量不中断切削过程和刀具路径.减少刀具的切入切出次数.以获得相对稳定的切削过程。减少刀具的急速换向.在换向时Ne机床必须立即停顿或降速.再执行下一步操作。由于机床的加速度限制.易造成时间浪费.而且急

12、停或急动会破坏外表精度。在模具的高速精加工中.在每次切入、切出工件时.进给方向的改变应尽量采用圆弧或曲线转接.防止采用直线转接.以保持切削过程的平稳性。3高速铳削在模具加工中的应用高速铳削作为高效切削加工的新方法.在模具制造中得到了广泛应用。在常规生产连杆锻模时.用电火花加工型腔需1215h.电极制作2h。改用高速铳削后.采用高速立铁刀对硬度HRC6O的淬硬工具钢进展加工。整个俄模加工只需3h20min.工效提高45倍.加工外表粗糙度达Ra0.50.6m.质量完全符合要求。高速切削技术是切削加工技术的主要开展方向之一.目前主要应用于汽车工业和模具行业.尤其是在加工复杂曲面、工件本身或刀具刚性要

13、求较高的加工领域等.是多种先进加工技术的集成.其高效、高质量为人们所推崇。它不仅涉及到高速加工工艺.而且还包括高速加工机床、数控系统、高速切削刀具及CAD/CAM技术等。模具高速加工技术目前已在兴旺国家的模具制造业中普遍应用.而在我国的应用范围及应用水平仍有待提高.由于其具有传统加工无可对比的优势.仍将是今后加工技术必然的开展方向。4数控技术和装备开展趋势及对策装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度.数控技术及装备是开展新兴高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别

14、.不在于生产什么.而在于若何生产.用什么劳动资料生产。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料.而数控技术又是当今先进制造技术和装备最为核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术.以提高制造能力和水平.提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外.世界上各工业兴旺国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资.不仅采取重大措施来开展自己的数控技术及其产业.而且在“高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之.大力开展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各兴旺国家加速经济开展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进展控制的技术.数

15、控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品.即所谓的数字化装备.其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术：（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术：（6）软件技术等。5数控技术的开展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化.使制造业成为工业化的象征.而且随着数控技术的不断开展和应用领域的扩大.他对国计民生的一些重要行业IT、汽车、轻工、医疗等的开展起着越来越重要的作用.因为这些行业所需装备的数字化已是现代开展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备开展的趋势来看.其主要研究热点有以下几个方面1

16、4o5.1高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率.提高产品的质量和档次.缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一.国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域.年产30万辆的生产节拍是40秒/辆.而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域.其加工的零部件多为薄壁和薄筋.刚度很差.材料为铝或铝合金.只有在高切削速度和切削力很小的情况下.才能对这些筋、壁进展加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的钾钉、螺钉和其他联结方式拼装.使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EM02001展会情况来看.高速加工中心进给速度可达80mmin.甚至