高速切削技術(shù)課后作業(yè)

1、高速切削技術(shù)課后作業(yè)高速切削技術(shù)課后作業(yè)高速切削技術(shù)課后作業(yè)高速切削技術(shù)課后作業(yè)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址： 電話：傳真: 郵編:第二章 高速切削技術(shù)課后作業(yè)班級(jí)：機(jī)設(shè)1506 姓名：吳利鋒 學(xué)號(hào)：101. 高速切削技術(shù)具有哪些優(yōu)越性？高速切削之所以得到工業(yè)界越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗鄬?duì)傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性，具體說來有以下特點(diǎn)：1.可提高生產(chǎn)效率高速切削加工允許使用較大的進(jìn)給率，比常規(guī)切削加工提高510倍，單位時(shí)間材料切除率可提高36倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時(shí)，可使加工時(shí)間大大減少。2.降低了切削力由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比

2、，切削力至少可降低30%，參見圖1。這對(duì)于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細(xì)工件的切削加工成為可能。3. 提高了加工質(zhì)量因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)時(shí)刀具切削的激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會(huì)造成工藝系統(tǒng)的受迫振動(dòng)，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，也使得切削破壞層變薄，殘余應(yīng)力小，實(shí)現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工。4.加工能耗低，節(jié)省制造資源由于單位功率的金屬切除率高、能耗低、工件的在制時(shí)間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率，降低了切削加工在制造系統(tǒng)資源總量中的比例，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。5. 簡(jiǎn)化了加工工藝流程常規(guī)切削加工

3、不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進(jìn)行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工。2. 與常規(guī)切削相比，高速切削機(jī)理有哪些特別之處？與常規(guī)切削相比，高速切削具有下列特別之處：(1) 加工效率高。隨著切削速度的大幅度提高，進(jìn)給速度也相應(yīng)提高510 倍。金屬去除率可達(dá)到常規(guī)切削的310 倍。同時(shí)機(jī)床快速空行程速度的大幅度提高，也減少了非切削的空行程時(shí)間，極大地提高了機(jī)床的生產(chǎn)率。(2) 切削力降低。在切削速度達(dá)到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是徑向切削力的大幅度減少，特別有

4、利于薄壁細(xì)肋等剛性差零件的精密加工。(3) 工件熱變形減小。高速切削刀具熱硬性好，95% 98%以上的切削熱被切屑飛速帶走，工件可基本上保持冷態(tài)，可進(jìn)行高速干切削，不用冷卻液，減少對(duì)環(huán)境的污染，能實(shí)現(xiàn)綠色加工。(4) 已加工表面質(zhì)量高。高速切削時(shí)，機(jī)床的激振頻率特別高，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開了“機(jī)床- 刀具- 工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，工作平穩(wěn)振動(dòng)小。(5) 有利于保證零件的尺寸、形位精度。(6) 能保證刀具和工件保持低溫度，延長(zhǎng)了刀具的壽命。在高速切削中切削量淺，切削刃吃刀時(shí)間短，進(jìn)給比熱傳播的時(shí)間快。刀具和主軸上的徑向力低。能減小主軸軸承、導(dǎo)軌和滾珠絲杠的磨損，對(duì)主軸軸承的沖擊小?？梢允褂脩疑燧^長(zhǎng)

5、的刀具，振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)小。(7) 加工成本大大降低。高速加工提高了加工效率和加工質(zhì)量，減少了打磨修整工序。3. 高速切削刀具材料有哪些各適應(yīng)哪些場(chǎng)合目前適合高速切削的刀具材料有金剛石、立方氮化硼、陶瓷、TiC(N)基硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金涂層、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金和粉末冶金高速鋼等。金剛石：適合加工鈦合金、高硅鋁合金和FRP復(fù)合材料。立方氮化硼：適合加工高硬鋼、耐熱合金、鎳基高溫合金等。陶瓷：適合加工高硬鋼、耐熱合金、鎳基高溫合金、鑄鐵等。TiC(N)基硬質(zhì)合金：適合加工鑄鐵。硬質(zhì)合金涂層：適合加工耐熱合金、鈦合金、鑄鐵、純鋼等。4. 為什么724錐度的BT工具系統(tǒng)不能適應(yīng)高速切削而HSK刀具系統(tǒng)能適應(yīng)高速

6、切削要求常規(guī)數(shù)控加工中心主軸與刀具的連接大多采用724 錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng), 常用刀柄規(guī)格ISO、CAT、D IN、BT等都屬此類。高速切削加工時(shí), 這類系統(tǒng)出現(xiàn)了許多問題, 主要表現(xiàn)為: 剛性不足; ATC(Automatic Tool Changing, 簡(jiǎn)稱ATC) 的重復(fù)精度不穩(wěn)定; 受離心力作用的影響較大; 刀柄錐度大, 不利于快速換刀及機(jī)床的小型化。針對(duì)這些問題, 為提高刀具與機(jī)床主軸的連接剛性和裝夾精度, 適應(yīng)高速切削加工技術(shù)發(fā)展的需要, 相繼開發(fā)了刀柄與主軸內(nèi)孔錐面和端面同時(shí)貼緊的兩面定位的刀柄。 常規(guī)數(shù)控機(jī)床通常采用7 24 錐度實(shí)心長(zhǎng)刀柄,目前共有五種規(guī)格且已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化

7、即NT (傳統(tǒng)型) 、D IN69893 (德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)) 、ISO7388 /1 (國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)) 、ANSI/ASME (美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)) 和BT (日本標(biāo)準(zhǔn)) 其中BT (724錐度) 刀柄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 成本低以及使用便利而得以廣泛應(yīng)用。BT刀柄與機(jī)床主軸連接時(shí)僅靠錐面定位, 高速條件下因材料特性和尺寸差異造成主軸錐孔和配合的刀柄同時(shí)產(chǎn)生不均勻變形量, 其中主軸錐孔的擴(kuò)張量大于刀柄,導(dǎo)致刀柄和主軸的配合面產(chǎn)生錐孔間隙。724 標(biāo)準(zhǔn)錐度長(zhǎng)刀柄僅前段70%與主軸保持接觸, 而后段配合中存在微小間隙, 從而導(dǎo)致刀具產(chǎn)生徑向圓跳動(dòng), 破壞了工具系統(tǒng)的動(dòng)平衡。在拉緊機(jī)構(gòu)作用下, BT刀柄沿軸向移動(dòng), 削弱刀柄軸

8、向定位精度, 造成加工尺寸誤差。大錐度還會(huì)限制自動(dòng)換刀ATC過程高速化, 降低重復(fù)定位精度和造成刀柄拆卸困難。由于傳統(tǒng)的機(jī)床/刀具連接的結(jié)構(gòu)和功能缺陷,已不能滿足高速加工的高精度、高效率及靜、動(dòng)剛度、動(dòng)平衡性等要求。國(guó)外廠家和研究機(jī)構(gòu)不斷開發(fā)推出各種新型結(jié)構(gòu)刀柄如德國(guó)HSK系列、日本Big2Plus、美國(guó)KM系列和Showa D2F2C系列等。5. 高速切削技術(shù)在航空制造中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在哪些方面？飛機(jī)結(jié)構(gòu)件是構(gòu)成飛機(jī)機(jī)體骨架和氣動(dòng)外形的主要部件，功能重要。高速銑削是該類零件機(jī)械加工的最主要方法。高速數(shù)控加工中心和高速銑床已在航空制造企業(yè)中廣泛應(yīng)用。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的材料主要有 3 類：航空鋁合金、

9、鈦合金和復(fù)合材料，其中航空鋁合金所占比重最大。鋁合金切削性能好，但切削時(shí)容易粘刀、產(chǎn)生積屑瘤。隨著鋁合金硅含量的增加，加工難度在增大。鈦合金切削性能差：切削溫度很高、單位面積上切削力大、加工冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重、刀具易磨損。從結(jié)構(gòu)上看，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件壁薄、尺寸大、加工余量大、相對(duì)剛度較低。為了減輕重量，進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，往往在結(jié)構(gòu)件上形成各種復(fù)雜槽腔、筋、凸臺(tái)和減輕孔等要素。整體結(jié)構(gòu)件尺寸更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜壁薄、易變形，零件槽間距離可能僅為 25mm，腹板厚度也僅有 24mm， 筋頂形狀復(fù)雜，切削時(shí)很容易產(chǎn)生變形。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件（尤其是整體結(jié)構(gòu)件）的復(fù)雜型腔是用數(shù)控銑削方法由整塊毛坯件逐步挖制而成。 首先，由于高的切削速度，單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率（切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量的乘積，）增加，切削加工時(shí)間減少，切削效率大幅度提高，從而加工成本也降低。同時(shí)，在高切削速度范圍內(nèi)，切削力降低，減少了切削變形引起的加工誤差，從而有利于薄壁件或剛性差零件的切削加工。此外，高速切削時(shí)，切屑以很高的速度排出，帶走大量的切削熱。切削速度提高愈大，帶走的熱量愈多 （大約在 90以上），傳給工件的熱量大幅度減少，有利于減少加工零件的內(nèi)力和熱變形，提高加工精度。高速切削時(shí)，工作平穩(wěn)、振動(dòng)小，零件的加工表面質(zhì)量高。原因有 2個(gè)方面