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沈陽第一機床廠超高速切削及其對機床、刀具的需求 | 發布者:admin 日期:2014/1/7 點擊:1064 | | |
沈陽第一機床廠切削加工仍是當個首要的機械加工辦法,在機械制工作中占有偏重要方位。據估計,機械制工作中30%~40%的工作量是切削加工,全國際每年切削加工消耗約2500億美元。
超高速切削技術是這些年打開起來的集高效、優質和低耗為一身的搶先制作技術。它借助于本身一起的加工機理和技術特征,具有極高的加工功率、極高的加工質量。很低的加工本錢以及拓展的運用計劃等一系列的優越性,使切削技術發生了徹底的改造性跋涉。
沈陽第一機床廠1 超高速切削加工的首要特征
沈陽第一機床廠超高速切削加工不只可大高低縮短加工時刻,跋涉加工功率,下降加工本錢,而且能夠使零件的外表加工質量和加工精度抵達更高的水平。超高速切削加工具有以下首要特征:
工件熱變形削減 在超高速切削加工中,因為切屑在極短時刻內被切除,切削熱絕大有些被切屑帶走,因此工件溫度并不高,不只受熱變形的可能性減小,而且可避免熱應力、熱裂紋等外表缺點。
有利于保證零件的規范、形位精度 在超高速切削加工中,單位切削力因為切削層資料軟化削減,然后削減零件加工的變形,這關于加工薄壁類剛性差的零件格外有利。
可獲得較好的加工外表質量 超高速切削加工可減小外表硬化層深度,減小外表層剩余應力及外表層微觀安排的熱損害,然后削減零件外表層資料的機械、物理及化學性質發生改動的可能性,保證已加工外表的內涵質量,保證零件的運用性。粗精加工工序復合加工,簡直不需求在加工后消除內應力,例如模具外表的超高速硬銑削,能夠有些替代電火花成形加工。
技術體系振蕩減小 在超高速切削加工中因為機床主軸轉速很高,激振頻率遠離機床固有頻率,因此使技術體系振蕩減小,跋涉了加工質量。
顯著跋涉資料切除率 在跋涉切削速度的一起可跋涉進給速度,然后顯著跋涉資料切除率。例如超高速銑削,當堅持切削厚度不變(每齒進給量和切深不變),進給速度比慣例銑削可跋涉5~10倍,然后抵達很高的資料切除率。超高速銑削已廣泛用于轎車工業、航空航天工業和模具制工作,加工鋁、鎂等輕金屬合金、鋼材及鑄鐵。例如轎車發動機缸體、缸蓋、減速器殼體,飛機的全體鋁合金薄壁零件,淬硬模具鋼以及鎳基會金、鈦合金等難加工資料。跋涉資料切除率的戰略已由強力而緩慢轉向疾速而簡練,機床由強力型(跋涉力學特性參數)轉向高速型(跋涉速度特性參數)。
沈陽第一機床廠2 超高速切削加工對機床體系的首要需求
沈陽第一機床廠高速切削機床是結束高速及超高速切削的必要條件之一。超高速切削對機床的首要需求如下:
有一個適應于超高速工作的主軸部件及其驅動體系 主軸的變速計劃徹底由變頻調速溝通主軸電機來結束,并使電機和機床主軸合二為一,構成所謂的電主軸。因為電主軸計劃緊湊、分量輕、慣性小、照顧特性好,而且避免振蕩與噪聲,因此是高速主軸單元的志趣計劃。
高速主軸單元的中間是高速精細軸承。高速主軸可選用的軸承包含空氣軸承、靜壓軸承、動壓軸承、翻滾軸承和磁浮軸承。
當時空氣軸承遭到切削載荷較小及較小過載才華的捆綁,靜壓軸承則因為摩擦熱及有關功率扔掉而使轉速受限,故這兩種軸承運用有限。
動靜壓混合軸承選用流體動力和流體靜力有機聯絡的辦法,使主軸在油膜支撐中旋轉,具有徑向和軸向跳動精度高、剛度好、阻尼特性好、粗精加工均適用、軸承壽數無限長等利益,遭到Ingersoll公司的大力推重。
經多年竭力現已研討開發成功了兩種適宜超高速工作的新式軸承——陶瓷翻滾軸承和磁浮軸承。
在高速轉變條件下,翻滾軸承中翻滾體的離心力和陀螺力短將急劇增大。為了削減滾珠離心力,通常選用兩個辦法:①減小滾珠直徑。②選用氯化硅陶瓷資料做滾珠(Si3N4)。用這種資料做成的陶瓷軸承具有高速、高剛度、低溫升、長壽數的利益,是運用廣泛而經濟的高速軸承。當時在高速機床主軸上首要選用混合陶瓷球軸承(氯化硅滾珠與鋼制軌跡),滾道可進行涂層或其他外表處置。
磁浮軸承是用電磁力將主軸無機械觸摸懸浮起來的新式智能化軸承,高速性能好、精度高、易結束實時確診和在線操控,是高速加工機床主軸志趣的支承元件,相繼被許多國家用于高速加工機床上。
別的還要合理地挑選光滑辦法。主軸承光滑為高速主軸轉速的跋涉起偏重要作用。格外是翻滾軸承,選用油空氣光滑或噴油光滑是不行避免的課題。選用油空氣光滑后,軸承的dn值將比脂光滑跋涉30%~50%。噴油光滑的軸承極限轉速可達(2.3~2.5)×106r/min。
有一個疾速反應的數控伺服體系和進給部件 超高速機床是精細的數控機床。在進行超高速切削時,為了堅持刀具每齒進給量根柢不變,跟著主軸轉速的跋涉,進給速度也有必要大高低跋涉。當時,高速加工中間和NC銑床工作臺的進給量(進給速度)已抵達20~30m/min,疾速空程速度高達 40~60m/min,加速度達 25m/s2,因此對進給部件的動態特性提出了十分高的需求。首要辦法有:①大高低減輕移動部件的分量。②選用多線螺紋行星滾柱絲杠替代當時的滾珠絲杠。國外出產的某些高速加工中間(例如法國Ex-cell-O公司的XHC-240型臥式加工中間),已在其X、Y、Z三個坐標方向選用了直線伺服電機,省去了翻滾絲杜等中間傳動環節,把機床的進給傳動體系縮至最短。這種直接傳動的最大利益是可得到很高的瞬時加(減)速度,體系動態照顧快,然后可大大跋涉工作臺進結和疾速行程速度(高達60~80m/min),跋涉定位精度(0.004mm),并可削減插補時因傳動體系滯后帶來的盯梢過錯。當用20m/min的進給速度銑削圓孔時,其形狀過錯<0.004mm。③選用疾速反應的伺服操控體系。
大流量噴發冷卻體系 在超高速切削時,單位時刻內將發生許多的熱切屑,有必要把它活絡從工作臺鏟除,避免阻礙高速切削的正常進行,避免發生機床、刀具和工件的熱變形。處置這個疑問的首要辦法是:①開發新式的高壓噴發設備,把壓力為7MPa、流量為60L/min左右的高壓切削液射向機床的切削部位。②以“瀑布”辦法將許多切削液從機床頂部淋向機床工作臺,把許多的熱切屑當即沖離工作臺,一向堅持工作臺面的清洗,并構成一個恒溫的小環境,保證加工精度。③用防護罩把切削區徹底關閉起來,以避免切屑和切削液處處飛濺,污染工作環境。在高速旋轉的刀具周圍,用滿足厚的優質鋼板和防彈玻璃做安全罩和觀察窗,以保證人身和設備的安全。
有一個“三剛”(靜剛度、動剛度、熱剛度)特性都極好的機床支承元件 如用聚合物混凝土(polymer concrete),即所謂的“人工花崗巖”制成的超高速機床的床身或立柱,其阻尼特性比鑄鐵高7~10倍,而密度只需鑄鐵的1/3。跋涉機床剛性的一個辦法是改造床體計劃,例如美國 Giddings & Lewis公司在其RAM高速加工中間的計劃上,斗膽地將立柱和底座合為一全體。
據Ingersoll公司稱,高速加工對支承固有頻率的需求比慣例機床高出3倍以上。該公司推出的HVM800臥式加工中間的床身選用鋼板焊接件,其內腔布滿阻尼資料。
沈陽第一機床廠3 超高速切削加工刀具
沈陽第一機床廠高速切削刀具是結束高速切削及超高速切削的必要條件之二,一起它也是結束高速及超高速切削的重要條件。
刀具資料的打破 因為刀具資料的改進,容許的切削速度每隔10年簡直跋涉一倍。高速和超高速加工正是依據這一重要條件,對刀具資料既需求硬度高、耐磨性好、耐熱性(紅硬性)好,又需求耐性好、耐沖擊。近30年來,刀具資料所獲得的打破,使得這一難題得到了極好的處置:①跟著增強陶瓷刀具和涂層技術的運用,大大跋涉了刀具的硬度,并使刀具兼有高硬度的刃部和高耐性的基體。②聚晶立方氮化硼刀片(PCBN),硬度達3500~4500HV,已成為高速切削淬硬鋼的首選刀具。③相同用聚晶辦法得到的聚晶金剛石(PCD)刀片,硬度可達6000~10 000HV,已運用于車刀、銑刀、鉆頭號,進入了高速切削有色金屬范疇,有時也運用于切削黑色金屬。
高速加工用的刀具資料,有必要依據工件資料和加工性質來挑選。通常而言,陶瓷、金屬陶瓷及PCBN刀具等,適用于對鋼、鐵等黑色金屬的高速加工;PCD和CVD等刀具資料,適用于對鋁、鎂、銅等有色金屬的高速加工。
刀具的計劃 選用物美價廉的硬質合金、金屬陶瓷、涂層資料制作的可轉讓刀片和全體刀具,并用集成平衡設備和相應計劃抵擋離心力使刀具發生的高應力。
PCBN和PCD均是先制成0.5~1mm的薄片,然后燒結在硬質合金基體上,抵達兼有高硬度和高耐性的意圖,一起也節省了本錢。
刀刃形狀 刀具切削刃形狀對加工質量也有很大影響。例如金剛石刀具切削刃有恰當結晶方位時,能極大地改進刀具壽數和加工外表的粗糙度等。刀具的形狀正向著高剛性、復合化、多刃化和外表超精加工方向打開。
跟著新式刀具資料和超硬磨料磨具的實用化以及機床技術的跋涉,切削加工的高參數化是永無止境的。當時及往后一段時刻,高速化仍將具有顯著優勢。
沈陽第一機床廠4 結束語
沈陽第一機床廠高速及超高速切削加工是正在打開的一項搶先制作技術。在當時的技術條件下,結束高速及超高速切削的價值還對比名貴。能夠預期,跟著國際計劃內許多科研機構、高等院校、公司開發部門對高速切削的深化研討和開發運用,高速切削加工的有關技術必將得到長足的打開。
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