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超高速切削技术

时间:2010-01-10 17:20:04  来源:cad论坛  作者:机械吧

超高速切削技术,是以比常规高10倍左右对零件进行切削加工的一项先进制造技术。实践证明,当切削速度提高10 倍,进给速度提高20倍,远远超越传统的切削“禁区”后,切削机理发生了根本的变化。其结果是:单位功率的金属切除率提高了30%-40%,切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%,留于工件的切削热大幅度降低,切削振动几乎消失;切削加工发生了本质性的飞跃。在常规切削加工中备受困惑的一系列问题亦得到了解决,真可谓是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术,是切削加工新的里程碑。
该项新技术始于八十年代初期,美、德、法等国处于领先地位,英、日、瑞士等国亦追踪而上,至八十年代后期,在上述国家里已形成了新兴的产业,年产值已达数十亿美元,并正在逐年上升。近悉我国台湾省亦已起步,但大陆尚属空白。同济大学现代制造技术研究所已与德国Darmstadt大学建立了项目合作关系,并获得了初步成果。
按目前看,工业发达国家的航空,汽车、动力机械、模具、轴承、机床等行业首先受惠于该项新技术,使上述行业的产品质量明显提高,成本大幅度降低,获得了市场竞争优势。
超高速切削技术是未来切削加工的方向,也是时代发展的产物。首先,它仰仗于数控技术、微电子技术、新材料和新颖构件等基础技术的出现。然而,它自身亦存在着有待攻克的一系列特殊的关键技术,归纳起来有以下几方面:
超高速大功率的主运动系统。由于主运动需要具有几万转/分甚至十几万转/分的转速和几十千瓦的输出功率,并且其结构尺寸限制很严。这是常规措施难以办到的。按国外经验,采用内传动链,那就要涉及到电枢设计,电机冷却、交流调频变速系统、超高速轴承、轴承的特殊润滑、冷却和密封、主轴的调整平衡、可靠的刀具装卸、主轴的状态参数监控等问题。
超高速的进给运动系统。每分钟几十米速度的多维系统,形成轨迹复杂而精确的超高速进给系统,其突出的难点有二处:一是运动惯性要降低到最小的程度;二是数控伺服系统要具有高速而精确的跟踪性能。
超高速切削刀具。对于不同材料的工件,应具有相应的刀具材料、刀具参数和特殊的刀体结构。
特殊的支承材料和安全防护体系。为了使机床的固有频率远离切削颤振频率,获得良好的动态响应,国外均采用新颖的非金属大阻尼材料作支承件。由于高速切削飞溅的切屑和碎片具有枪弹般的杀伤力。所以须置以具有防弹效果的防护体系,同时,还要考虑到观察和操作的方便性。

模具高速加工技术

当今企业的竞争集中表现在产品款式、新产品开发周期及产品生产规模方面。模具作为新产品生产的关键工装,其设计与生产日益成为新产品开发周期的决定因素。在汽车工业中,过去新车型的开发周期一般为十年,现在缩短为二到三年,福特及丰田新车型的开发周期仅为一年半,这一切都得益于企业模具设计与制造水平的提高。

高速加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展而日益成熟,极大地提高了模具加工速度,减少了加工工序,缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作,从而大大地缩短了模具的生产周期。模具的高速加工技术逐渐成为我国模具工业技术改造最主要的内容之一。什么是高速加工?高速加工与传统加工在加工工艺上有什么区别?高速加工对加工设备、刀具、夹具及相应的CAD/CAM系统提出了什么特殊的要求?高速加工有哪些技术优势?这些一直是我国模具行业面临的主要问题。

英国Delcam公司是世界上最早致力于高速加工工艺及相应CAD/CAM技术研究的专业CAD/CAM集成系统开发商之一。该公司也是世界上唯一拥有大型模具加工车间的CAD/CAM软件系统开发商。Delcam公司模具车间自1985年购进多台Briageport
VF1000 高速加工中心,又于1995年引进行程为6m的Mecof
5轴联动高速加工中心,以进一步加强高速加工工艺及CAM系统的研究。1999年3月又成功地举办了欧洲首届HSM技术研讨会暨HSM现场加工展示会,来自世界各地的100多位专家介绍了各自的经验。

高速加工技术在我国刚刚起步,众多企业非常关注高速加工的发展及在模具行业的应用,以及高速加工的工艺特点,高速加工对设备、刀具的特殊要求以及高速加工对CAD/CAM系统的特殊要求。故将Delcam

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