高速加工發(fā)展概況

1、高速加工發(fā)展概況高速加工發(fā)展概況1引言高速加工技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的制造工藝，并具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，就像其它許多技術(shù)革新一樣，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，高速加工基礎(chǔ)理論才用于生產(chǎn)。這一過(guò)程長(zhǎng)達(dá)60年，一方面是因?yàn)楣に嚱鐚?duì)這一技術(shù)采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度，另一方面是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的生產(chǎn)設(shè)備不適合用來(lái)進(jìn)行高速加工。2基本理論1931年4月27日，F(xiàn)rienrichKruppAG就金屬加工方法和刀具加工材料的材料變化的相似性向德國(guó)專(zhuān)利局申請(qǐng)了專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為5235

2、94。發(fā)明家C.Salomon對(duì)不同材料進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)切削速度如下：切削鋼鐵、非鐵材料及輕金屬材料，切削速度為44Ommin(1444ftmin)；切削青銅，切削速度為1600mmin(5250ftmin)；切削紫銅，切削速度為2840mmin(9318ftmin)；切削鋁，切削速度高達(dá)16500mmin(54133ftmin)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)切削速度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，切削速度再增大，切削溫度反而會(huì)降低(圖1)。Salomon是用圓

3、鋸片來(lái)做實(shí)驗(yàn)研究的，這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，因而只能通過(guò)加大圓鋸片的直徑來(lái)得到較高的切削速度(Vc=pdn1000mmin)。圖1Salomon博士的銑削速度與銑削溫度理論但是，對(duì)于加工大多數(shù)工件來(lái)說(shuō)，卻很少使用大直徑的刀具。這意味著在實(shí)際應(yīng)用中，高速切削主要是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到的。然而，這在當(dāng)時(shí)是不可能做到的。Salomon的基礎(chǔ)研究表明，在一定的速度范圍內(nèi)，由于過(guò)高的溫度導(dǎo)制加工無(wú)法進(jìn)行(這在美國(guó)被稱(chēng)為“死區(qū)”)。正是

4、因?yàn)檫@個(gè)原因，高速加工也可被定義為切削速度超過(guò)那個(gè)速度范圍。按照現(xiàn)有的知識(shí)，PTW研究所定義的高速加工為切削速度超過(guò)傳統(tǒng)加工速度的5～10倍。鑄鐵的高速加工。對(duì)其它一些材料如：加工性較差的鋼、纖維增強(qiáng)型塑料等等的高速試驗(yàn)卻很少。20世紀(jì)70年代末以前，缺乏從整體上對(duì)高速切削基礎(chǔ)全面系統(tǒng)的研究，也沒(méi)有對(duì)原因與效果之間的工藝關(guān)系的探索，對(duì)這項(xiàng)金屬切削新技術(shù)對(duì)金屬切削有關(guān)零件所造成的影響，也缺乏深人的研究。5歐洲的研究情況Darmstadt工

5、業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與機(jī)床研究所(PTW)是歐洲第一個(gè)開(kāi)展高速加工技術(shù)研究的研究中心。1979年該中心開(kāi)展一合作研究項(xiàng)目——高速銑削過(guò)程特點(diǎn)研究，研究重點(diǎn)是磁懸浮軸承對(duì)高速轉(zhuǎn)軸發(fā)展的技術(shù)支持，并在機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。通過(guò)使用這一由磁懸浮軸承支承的轉(zhuǎn)軸，1980年終于實(shí)現(xiàn)了可用切削速度的重大突破。這一突破使得早期由射擊試驗(yàn)得出的理論得到證實(shí)，并增加一些關(guān)于刀具及機(jī)床組件發(fā)展的內(nèi)容。經(jīng)過(guò)不斷的研究，現(xiàn)在在高速切削技術(shù)的理論和應(yīng)用技術(shù)方面，PTW的

6、研究水平超過(guò)了其它任何一個(gè)研究機(jī)構(gòu)。1981年，所謂的“專(zhuān)家們”聲稱(chēng)這一新切削技術(shù)根本沒(méi)有應(yīng)用前途，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為增加單位時(shí)間內(nèi)金屬去除率，刀具磨損會(huì)加大，這樣加工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性不一定很好?，F(xiàn)在我們看到當(dāng)時(shí)對(duì)高速加工技術(shù)持否定觀點(diǎn)的“專(zhuān)家們”都接受了這一技術(shù)，并積極支持這一技術(shù)的發(fā)展。然而，大型合作項(xiàng)目——金屬和非金屬材料的高速銑削對(duì)宣傳高速加工技術(shù)作用巨大。這一項(xiàng)目從1984年開(kāi)始，得到了國(guó)家研究技術(shù)部的鼎力支持，這一項(xiàng)目以PTW為首，共

7、有41家公司緊密合作參與實(shí)際研究。經(jīng)過(guò)4年的努力，該研究取得了一定的成果，為現(xiàn)在高速加工技術(shù)的發(fā)展打下了重要的基礎(chǔ)。6加工機(jī)床的整體發(fā)展從一開(kāi)始，PTW研究重點(diǎn)就放在保持技術(shù)工藝與機(jī)床及其部件之間同時(shí)發(fā)展。因此，在工藝與加工中心發(fā)展的相互影響及相互作用下，PTW生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)適合高速切削的機(jī)床。工藝的發(fā)展也包括工件材料、刀具材料以及新的加工策略的發(fā)展，相互影響CADCAM系統(tǒng)的發(fā)展(圖3)。這意味著從一開(kāi)始，研究就有的放矢，研究所取