高速切削加工及相关技术.pdf

V0ll7 No5 机械研究与应用 第 l7卷 第5期 2OO4—1O MECHANICALR‘ESEARCH APPLICATION 2004年 lO月 高速切削加工及相关技术 张 兵 ．包 磊 (1．兰州炼油化工总厂，甘肃 兰州 730060；2．兰州炼油化工设备维修公司 ，甘肃 兰州 730060) 摘 要：介绍高速切削的概念及特点，并着重介绍高速切削机床的高速电主轴单元的工作原理和基本结构 ，同时简要讨论高速电主轴 的轴承，最后综述其现状及发展前景。 关键词：高速；电主轴 ；轴承 中图分类号~TG506 文献标识码：A 文章编号 ：1007—4-414(2004)05—0026—01 高速与超高速切削是一种先进制造技术，是2l世纪切削 (2)实验证明，切削速度达到一定值，切削力可减少30％ 加工领域重大的技术性课题之一，具有广阔的应用前景 以上，而且高速切削时，大部分切削热还来不及传给工件，因 1 高速、超高速切削的概念及应用领域 而使工件的加工变形减小，有利于零件加工精度的提高。特 高速切削是指在 比常规切削速度高出很多的速度下进行 别适合于加工多筋薄壁件、薄板件 以及框架件这样一些加工 的切削加工，因此有时也称为超高速切削…。 容易发生热变形的零件。 高速切削的概念是由德国切削物理学家萨洛蒙博士在进 (3)高速切削时机床的激振频率远远高于工艺系统的固 行了一系列超高速模拟实验后提出的。1931年他发表了著 有频率 ，所以工作 比较平稳 ，振动对表面质量的影响较小 ，因 名的超高速切削理论，该理论指出，在常规切削速度范围内， 而加工出的零件表面非常精密、光洁及完整．高速车、铣加工 切削温度随着切削速度 的提高而升高，但切削速度提高到一 的表面质量可以达到磨削的水平 ，省去了铣削后的精加工工 定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值 序。使加工表面能够保持 良好的物理力学性能。 与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度 (4)高速、超高速切削时，由于主轴转速大幅度提高，切 范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承 削力减小，金属切除率成倍提高，而且高速切削可以用普通刀 受，切削加工不可能进行。但是当切削速度再增大，超过这个 具加工各种难加工材料，使得加工能耗降低 ，刀具寿命增长， 速度范围以后，切削温度反而会下降。同时，切削力也会大幅 并节约了大量能源和资源。 度下降。也就是说，在具有一定速度的高速区进行切削加工， 3 实现高速切削的相关技术 会有比较低的切削温度和比较小的切削力，不仅有可能用现 高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技 有的刀具进行超高速切削，从而大幅度地减少切削时间，提高 术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能 机床 的生产率，而且还将给切削过程带来一系列的优 良特性。 刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度 高速与超高速切削 目前正作为一种新的切削加工理念， 测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件 应用到许多重要的生产和科研领域之中。比如飞机上的零件 和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高 通常采用在整体上 “掏空”加工以形成多筋薄壁构件，其金属 速切削技术是一个复杂的系统工程。 切除量相当大，正是高速切削的用武之地。且生产效率大大 对机床结构的要求是高速及超高速切削中最基本的技术 提高，生产周期也大大缩短。其它诸如能源工业、军事工业、 要求 。而机床结构中的关键技术包括 以下几方面： 电子工业、汽车工业等等，都大量地应用了高速切削技