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超高速切削技术介绍

返回列表 来源: 发布日期: 2020.01.15
  超高速切削技术,是以比常规高10倍左右对零件进行切削加工的一项先进制造技术。实践证明,当切削速度提高10倍,进给速度提高20倍,远远超越传统的切削“禁区”后,切削机理发生了根本的变化。其结果是:单位功率的金属切除率提高了30%-40%,切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%,留于工件的切削热大幅度降低,切削振动几乎消失;切削加工发生了本质性的飞跃。在常规切削加工中备受困惑的一系列问题亦得到了解决,真可谓是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术,是切削加工新的里程碑。

  该项新技术始于八十年代初期,美、德、法等国处于领先地位,英、日、瑞士等国亦追踪而上,至八十年代后期,在上述国家里已形成了新兴的产业,年产值已达数十亿美元,并正在逐年上升。同济大学现代制造技术研究所已与德国Darmstadt大学建立了项目合作关系,并获得了初步成果。按目前看,工业发达国家的航空,汽车、动力机械、模具、轴承、机床等行业首先受惠于该项新技术,使上述行业的产品质量明显提高,成本大幅度降低,获得了市场竞争优势。

  超高速切削技术是未来切削加工的方向,也是时代发展的产物。首先,它依赖于数控技术、微电子技术、新材料和新颖构件等基础技术的出现。然而,它自身亦存在着有待攻克的一系列特殊的关键技术,归纳起来有以下几方面:

  1.超高速大功率的主运动系统。由于主运动需要具有几万转/分甚至十几万转/分的转速和几十千瓦的输出功率,并且其结构尺寸限制很严。这是常规措施难以办到的。按国外经验,采用内传动链,那就要涉及到电枢设计,电机冷却、交流调频变速系统、超高速轴承、轴承的特殊润滑、冷却和密封、主轴的调整平衡、可靠的刀具装卸、主轴的状态参数监控等问题。

  2.超高速的进给运动系统。每分钟几十米速度的多维系统,形成轨迹复杂而精确的超高速进给系统,其突出的难点有二处:一是运动惯性要降低到最小的程度;二是数控伺服系统要具有高速而精确的跟踪性能。

  3.超高速切削刀具。对于不同材料的工件,应具有相应的刀具材料、刀具参数和特殊的刀体结构。

  4.特殊的支承材料和安全防护体系。为了使机床的固有频率远离切削颤振频率,获得良好的动态响应,国外均采用新颖的非金属大阻尼材料作支承件。由于高速切削飞溅的切屑和碎片具有枪弹般的杀伤力。所以须置以具有防弹效果的防护体系,同时,还要考虑到观察和操作的方便性。
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