高速切削技术与数控机床发展趋势.pdf

第20卷第7期 机 械 设 计 V01．20 No．7 2003年 7月 JOURNALOFMACHINEDESIGN Jut． 2003 高速切削技术与数控机床发展趋势 李立斌 ，谢丽丽 (天津机电职业技术学院 机电系，天津 300131) 摘要：具有广阔发展空间的高速切削技术在制造领域中逐渐得以认同。数控机床发展及其功能部件革新是使高速 切削技术推广应用的关键 。 关键词：高速切削技术；电主轴；直线电机；开放性数控 系统；网络控制 中图分类号：TG5；TG659 文献标识码：A 文章编号：1001—2354{2003)07—0045—03 20世纪末兴起的以高切削速度、高进给速度和高：bn-r精度 为主要特征的高速切削技术已经成为现代数控加工技术的重 由于高速切削的速度比常规切削速度几乎高一个数量级， 要发展方向之一。汽车、航天、航空、船舶、模具制造及精密微 进给速度也高 10倍左右 ，切削机理发生变化，切削力减小，切 细：b~-r等对高速切削的高要求 ，推动着高速切削技术在现代制 削热降低 ，工艺系统振动减弱，对切削刀具材料的要求不甚苛 造领域内得到迅速发展及广泛应用。 刻。因此 ，高速切削加工为现代制造领域带来了一系列高效 益。 1 高速切削的概念 2．1 高生产率 高速切削中，由于切削速度和进给速度大幅度提高，使得 高速切削的概念是德国的切削物理学家CadSalomn首先 单位时间内的材料切除率 比常规切削：~n-r高4～5倍；高速切 提出的，他在著名 的切削实验中得出如图 1所示的切削速度 削可实现高度的工序集中加工 ，如粗加工 、半精加工、精加工甚 (v)与切削温度 (T)的关系图。从 图1中可以看到，一定的材 至精细加工，可以集中在一道工序 中进行而不会降低加工精 料对应一个临界切削速度 (vc)，其切削温度 (Tc)最高。在常 度 ，有效地减少了装卸、搬运工件的辅助工时；刀具耐用度可提 规切削范围内(见图 1a区)，切削温度随着切削速度的增加而 高 70％；数控加工中心换刀时间和工件托盘交换时间的缩短， 增加，当实际切削速度超越临界切削速度后，切削速度继续提 进一步减少刀具调整和工件安装的时间，从而获得更高的生产 高，切削温度反而下降(见图 1c区)。因而得出结论：在高速切 效率。 削区，可以用现有的刀具对金属材料进行切削加工。 2．2 高：~n-r精度 高速切削加工突破了传统的切削：~n-r的理念，其切削机理 发生很大变化 ，在减少：~n-r误差，提高加工质量方面也显示出 其独特的魅力。 首先，切削力的降低 ，使得工艺系统因受力变形而引起的 加工误差减少。在高速切削中，由于切削速度很高，使剪切变 形区域变窄，剪切角变大，变形因子减小以及切屑流出速度加 快，从而使切削变形减少 ，切削力 比常规切削时下降30％～ 90％。相应地 ，作用