高速切削52883

1、高速切削高速切削(HSC)加工作為一種先進切削技術，自二十世紀八十年代以來得到了日益廣泛應用。高速加工采用遠高于常規(guī)加工切削速度進給速度，不僅可提高加工效率，縮短加工工時，同時還可獲得很高加工精度。隨著高速主軸技術發(fā)展，與其配套新型刀具不斷出現(xiàn)，同時對高速加工工藝參數(shù)優(yōu)化研究也不斷深入，使得高速切削技術理論研究應用都得到了長足發(fā)展。高速加工主要優(yōu)點有：1、切削力降低30%左右，特別適合剛性差零件，2、由于加工時對刀具工件進行了冷卻潤滑，

2、減少了切削熱對工件影響，特別適合加工易熱變形工件3、激振頻率遠遠高于機床工藝系統(tǒng)固有頻率，加工平穩(wěn)，振動小，加工表面質量好4、能極大地提高生產效率。但，高速切削采用高壓大流量冷卻方式會增加環(huán)境污染、提高生產成本、減少刀具耐用度、加大機床腐蝕等一系列問題。為了解決上述問題，目前采用方法一種改變切削液使用參數(shù)用量，研制新型無污染綠色切削液另一種切削過程停止使用切削液，采用干切削，它能從根本上徹底解決切削液帶來問題。干切削技術上世紀九十年代為

3、適應全球日益高漲環(huán)保要求可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略而發(fā)展起來一項綠色切削加工技術，目前歐美、日本等工業(yè)發(fā)達國家非常重視干切削研究，干切削技術已經成功應用到了生產領域，并且取得了良好經濟效益。高速切削因具有降低切削力，工件熱變形小等特點，為實現(xiàn)干切削提供了有利條件，高速干切削目標不僅要限制或停止使用切削液，而且要保證高加工效率加工質量。但高速干切削，因缺乏切削液冷卻潤滑排屑作用，會導致切削區(qū)刀具與工件摩擦加劇，切削力增大，切削溫度上升，切削振動增強以

4、及排屑不暢等情況，會影響機床加工性能刀具使用壽命，降低加工質量。因此，需要從刀具、機床輔助工藝等方面來進行研究并優(yōu)化，使高速干切削技術能得到更廣泛應用。一、高速干切削刀具技術高速干切削刀具要承受比濕切削更高溫度，刀具與切屑刀具與工件接觸面上摩擦系數(shù)也要盡可能小，而且還要求刀具有利于斷屑、排屑散熱，這就需要從刀具材料、刀具涂層以及刀具結構優(yōu)化等幾個方面來解決。1.刀具材料刀具材料迅速發(fā)展高速干切削得以實施工藝基礎。高速干切削時要求刀具材料

5、與被加工材料化學親力要小，必須具有良好耐熱性，極高紅硬性熱韌性。目前適用于干式加工刀具材料有超細顆粒硬質合金、PCD(聚晶金剛石)、CBN(立方氮化棚)、陶瓷金屬陶瓷等。細晶粒硬質合金特別能承受較高切謝溫度，具有較高強度沖擊韌度，適用于制作干切削鉆頭銑刀。PCD(聚晶金剛石)CVD金剛石涂層刀片有很高硬度熱導率，適合高速干切削有色金屬(如銅合金，鋁合金)以及鈦合金耐磨高性能復合材料，但不能加工黑色金屬。CBN(立方氮化硼)硬度耐磨性僅次

6、于金剛石，有優(yōu)良紅硬性、化學穩(wěn)定性低摩擦系數(shù)，高速干切削HRC50以上淬硬鋼冷硬鑄鐵等黑色金屬理想刀具材料。金屬陶瓷硬度沖擊性好，熱硬性差，故多用于精加工半精加工。陶瓷具有硬度高?；瘜W穩(wěn)定性抗粘結性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點，相對廉價干切削刀具材料，但其強度、韌性抗沖擊性能差，適用于灰鑄鐵鋼高速干切削。2.刀具結構優(yōu)化加工，可利用干燥空氣通過虹吸作用吸出孔切屑，而無須使用切削液。④利用真空或噴氣系統(tǒng)改善排屑條件。如日本某公司開發(fā)“潔凈回收系統(tǒng)

7、”，采用將刀具部分罩住結構，利用從內部吹出壓縮空氣，使切屑順著刀具回轉方向經螺旋管道排出。c.采用熱穩(wěn)定性好結構適當隔熱措施機床床身采用熱穩(wěn)定性好結構材料，可將切削熱影響降到最低程度。如采用均衡溫度結構，將床身左右兩側、頂部底部設計成四個相通型腔并注入油液，即可保證整個床身具有相同溫度。此外，機床立柱與底座等基礎構件采用對稱結構并選用熱容量小材料，主軸采用恒溫水冷裝置等，都能提高機床熱穩(wěn)定性。采取適當隔熱措施，如排屑槽用絕熱材料制造，高

8、速切削區(qū)采用絕熱罩來隔斷熱切屑等，均可減少排屑過程切屑傳遞給機床熱量。2.高速干切削機床主軸主軸應具有較高轉速較高剛度，特別動剛度，以適應干切削過程切削力增大、切削振動增強影響，因此，通過動態(tài)優(yōu)化高速大功率電主軸技術能有效適合高速于切削要求，它采用內藏式無外殼伺服電機直接驅動方式，消除了間傳動鏈影響，可以獲得較高主軸轉速，而且還可以提高主軸剛度頻率響應，抑制或降低主軸單元干切削過程切削振動，同時采用陶瓷軸承以及先進潤滑技術，降低主軸加工

9、過程熱影響。主軸密封技術也實現(xiàn)高速干切削重要因素。目前，高速主軸設計，采用動態(tài)優(yōu)化電主軸結構，并結合通過熱平衡設計，循環(huán)內冷卻技術軸承油氣潤滑技術，提高主軸單元動剛度熱穩(wěn)定性。防塵方面，采用迷宮式非接觸結構，并結合油氣潤滑高壓氣體(O.4MPa)，能有效防止加工懸浮顆粒侵入。3.高速干切削機床進給單元進給單元應具有較高剛度較大推力，很高進給速度良好加減速特性。目前主要有“伺服電機大導程高速滾珠絲杠副”“直流直線電機直接驅動”。精密高速滾

10、珠絲杠副最大進給速度可達到50～80mmin，進給加速度可達0.5～1.5g直線電動機直接驅動進給單元最大進給速度可達到100～200mmin，進給加速度可達3～10g。兩種進給系統(tǒng)均能滿足高速干切削加工要求，其直線電動機進給單元加減速能力較強，高速干切削加工理想進給方式，但直線電動機使用存承載力小、易發(fā)熱等問題，有待改進。三、高速干切削工藝技術由于高速切削條件下，95%～98%切削熱將被切屑帶走，切削力也可降低30%，因此，采用很高切

11、削速度進行加工可以取得與使用切削液相同效果。日本牧野公司提出“紅月牙”于切削工藝技術，其機理由于切削速度很高，產生熱量聚集于刀具前部，使切削區(qū)附近工件材料達到紅熱狀態(tài)，導致屈服強度明顯下降，從而提高材料去除率。一些機械加工，純粹干切削難以實現(xiàn)?？梢圆捎米钚×繚櫥?MQL)技術(又稱準于切削)。這種方法將壓縮空氣與少量潤滑液混合氣化后，噴射到加工區(qū)，對刀具工件之間加工部位進行有效潤滑。MQL技術可以大大減少“刀具一工件”“刀具一切屑”之間

12、摩擦，起到抑制溫升、降低刀具磨損、防止粘連提高工件加工質量作用，使用潤滑液也很少，效果卻十分明顯。MQL技術使用對人健康無害植物油或脂油，其用量極少，一般為0.03～0.2Lh，而1臺典型加工心進行濕切削時，切削液用量高達20～100Lh，為MQL潤滑油用量6萬倍左右。MQL潤滑準干切削效果相當好，現(xiàn)已十分流行。此外，還可某些特殊氣體(如液氮)氛圍進行干切削加工低溫冷風于切削加工。4、結束語高速干切削加工從根本上解決了切削液帶來弊端，不