高速切削技術因大幅度節(jié)省切削工時并實現(xiàn)高效精密生產(chǎn),被視為現(xiàn)代制造技術的里程碑吝蔽。

1高速切削技術國外研究現(xiàn)狀

高速切削技術是在機床結構及材料、高速主軸系統(tǒng)、快速進給系統(tǒng)扩灯、高性能CNC控制系統(tǒng)、高性能刀夾系統(tǒng)霜瘪、高性能刀具材料及刀具設計制造技術珠插、高精度測量測試技術、高速切削機理颖对、高速切削工藝等諸多相關的硬件與軟件技術均得到充分發(fā)展的基礎上綜合而成的捻撑。德國Darmstadt工業(yè)大學PTW所以舒爾茨教授為核心的科研小組和日本京都大學工學研究科以垣野教授為核心的課題組均已研制出商品化的高速切削機床,在德國和日本的企業(yè)界,都分別享有較高的聲譽。

舒爾茨教授在德國政府強有力的資助下,聯(lián)合18家企業(yè),共同攻關,從1984年到1989年,完成高速切削機床各相關硬件與軟件的開發(fā),研究水平超過了當時居領先地位的美國缤底。1993年,直線電機的出現(xiàn)拉開了高速進給的序幕,從而也使高速切削技術走向成熟應用階段顾患。目前,PTW所研制的高速機床已在德國許多企業(yè)里應用。高速立式銑削加工中心是該所特色產(chǎn)品,實用化的主軸轉速為60,000r/min,最快進給速度X训堆、Y描验、Z軸均為60m/min,加速度為2.5g,重復定位精度±1μm。

PTW所在研制高速切削機床的同時,還在高速切削工藝方面進行深入研究,在有色輕金屬坑鱼、復合材料帘染、鑄鐵及模具鋼等高速切削機理研究方面形成系統(tǒng)理論,以加工效率、加工精度和加工零件表面完整性為目標,對高速切削工藝進行優(yōu)化,對指導高速切削生產(chǎn)起到很大作用谅璧。研究內容有各種材料高速切削過程中切屑形成機理,刀具材料及切削參數(shù)優(yōu)化,面向高速切削過程的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā),刀夾系統(tǒng)安全性設計,刀具結構設計及動平衡,刀具空間位姿及走刀路徑控制,少量氣束噴霧冷卻技術等耕疟。該所高速切削研究成果已應用于汽車發(fā)動機、飛機框架構件及渦輪葉片的制造拆鹉。

垣野教授聯(lián)合9家企業(yè),于1996年研制出日本第一臺商品化臥式高速切削加工中心,該加工中心主軸轉速30000r/min,最大進給速度80m/min,加速度為2g,重復定位精度±1μm上互。同時也致力于高速切削工藝研究,主要內容包括高速切削工藝數(shù)據(jù)庫,高速切削刀具磨損破損機理,切屑控制,高速切削過程CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)及質量控制等,從而加速高速切削技術產(chǎn)業(yè)化進程。目前,垣野研究室研究成果在日本企業(yè)界甚至在國際上均產(chǎn)生重大影響舷翰。

2國內高速切削研究成果及存在問題

我國在90年初開始有關高速切削機床及工藝的研究匀冈。研究內容包括水泥床身、超高速主軸系統(tǒng)坐蓉、全陶瓷軸承及磁懸浮軸承郁秦、快速進給系統(tǒng)、有色金屬及鑄鐵超高速切削機理與適應刀具等方面浩淹。通過我國科技工作者的艱苦工作,各項關鍵技術都取得了顯著進展能说。部分單項技術指標可達國際先進水平。然而高速切削機床是諸多高新技術的高度集成,并且在一定的市場需求驅動下才能真正發(fā)展起來井辜。

目前,真正應用于工業(yè)生產(chǎn)的完全由我國自行開發(fā)的國產(chǎn)高速切削機床還沒有绎谦。從在北京舉辦的1998年第4屆中國機床工具商品展覽交易會的機床展品中,可以看出國產(chǎn)機床概況:車床的最高轉速小于3000r/min,加工中心40號主軸的轉速小于6000r/min,50號主軸的轉速小于4000r/min,進給速度小于20m/min,無內藏式電機主軸及直線電機的機床樣品展出,展出的加工中心均無實物加工展示。

高速切削是建立在制造技術全面發(fā)展的基礎上的,一方面是數(shù)控機床的主機結構和數(shù)控系統(tǒng)具備了更高的剛性粥脚、更快的運動速度和精度,另一方面是各種刀具材料性能顯著改善,以及新型刀具材料和涂層工藝的開發(fā)和推廣應用,性能更耐磨窃肠、更可靠,價格相對低廉的刀具材料成為發(fā)展高速切削的可靠保證包个。

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