文档介绍：机械设计制造及其自动化
142271336 黄冬平
高速切削加工技术(HSM)
——现代加工技术
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高速切削加工技术是指采用超硬材料的刃具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
以切削速度和进给速度界定:
高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5~10倍
以主轴转速界定:
高速加工的主轴转速≧10000r/min
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高速切削速度范围——材料
铝合金 1600m/min
铸铁 1500m/min
超耐热镍合金 300m/min
钛合金 150~1000m/min
纤维增强塑料 2000~9000m/min
高速切削速度范围——工艺
车削 700~7000m/min
铣削 300~6000m/min
钻削 200~1100m/min
磨削>250m/s
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切削速度对切削力的影响
Fs=SsAc/sinΦ
Fm=ρAcv2cosγ0/cos(Φ-γ0)
Fs——剪切力
Fm——切屑惯性力
Ss——材料动态剪切强度
Ac——切屑横截面积
γ0 ——***前角
切削力
剪切角随切削速度变化
Φ=π/4-β/2+ γ0 /2
Φ——剪切角
β——摩擦角
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切削速度对切削热的影响
Q=Q1+Q2+Q3=q1A1+q2A2+q3A3
A1,A2,A3——剪切面,前刀面,后刀面
Q切屑=R1q1acawcsc Φ
R1——热传入切屑的比例
ac ——切削厚度 a1——材料导热系数
aw ——切削宽度ε——剪应变
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国外学者认为:
机床主轴转速 8000~12 000 r/min为准高速切削 15 000~50 000 r/min为高速切削
大于50 000 r/min为超高速切削。
国内学者认为:
超高速切削加工是一种比常规切削速度高得多(10倍左右)的速度对零件进行加工的先进技术。
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超高速加工的研究,起源于上世纪30年代,当时德国
。他用大
直径的圆锯片对铝、铜等非金属材料进行了高速切削实
验,提出了著名的萨洛蒙曲线。
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①不同材料,随切削速度的提高,切削温度的变化
不同。
②在常规切削速度范围内,切削温度随着切削速度增加而升高,但当切削速度达到某个峰值时,切削速度再提高,切削温度反而下降。
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1931年,德国物理学家Carl. Salomon利用已加装锯齿的大直径旋转飞轮在一定范围内模拟高速切削实验。
1977年,美国第一次在数控铣床上实现了超高速切削。当时进行了主轴转速为18 000r/min、30000r/min、100 000r/min的三种高速切削试验。
自八十年代中后期以来,商品化的超高速切削机床不断出现,超高速机床从单一的超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种高速加工中心等。
目前,超高速加工在不断提速的同时,正和数控领域结合。我国目前研制的超高速加工机床主轴最高转速仍处于10000r/min,与国外先进水平存在较大差距。
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①加工效率高;
②切削力小,***耐用度提高;
③热变形小;
④加工精度高,表面质量好;
⑤减少后续加工工序。
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