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)過相當(dāng)長的時間，高速加工基礎(chǔ)理論才用于生產(chǎn)。這一過程長達(dá)60年，一方面是因為工藝界對這一技術(shù)采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度，另一方面是因為當(dāng)時的生產(chǎn)設(shè)備不適合用來進(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專利局申請了專利，專利號為5235

2、94。發(fā)明家C.Salomon對不同材料進(jìn)行切削實驗，實驗切削速度如下：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)。實驗結(jié)果表明，當(dāng)切削速度超過某一數(shù)值時，切削速度再增大，切削溫度反而會降低(圖1)。Salomon是用圓

3、鋸片來做實驗研究的，這主要是因為當(dāng)時還沒有高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，因而只能通過加大圓鋸片的直徑來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，對于加工大多數(shù)工件來說，卻很少使用大直徑的刀具。這意味著在實際應(yīng)用中，高速切削主要是通過高速旋轉(zhuǎn)來達(dá)到的。然而，這在當(dāng)時是不可能做到的。Salomon的基礎(chǔ)研究表明，在一定的速度范圍內(nèi)，由于過高的溫度導(dǎo)制加工無法進(jìn)行(這在美國被稱為“死區(qū)”)。正是

4、因為這個原因，高速加工也可被定義為切削速度超過那個速度范圍。按照現(xiàn)有的知識，PTW研究所定義的高速加工為切削速度超過傳統(tǒng)加工速度的5～10倍。鑄鐵的高速加工。對其它一些材料如：加工性較差的鋼、纖維增強(qiáng)型塑料等等的高速試驗卻很少。20世紀(jì)70年代末以前，缺乏從整體上對高速切削基礎(chǔ)全面系統(tǒng)的研究，也沒有對原因與效果之間的工藝關(guān)系的探索，對這項金屬切削新技術(shù)對金屬切削有關(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)是歐洲第一個開展高速加工技術(shù)研究的研究中心。1979年該中心開展一合作研究項目——高速銑削過程特點研究，研究重點是磁懸浮軸承對高速轉(zhuǎn)軸發(fā)展的技術(shù)支持，并在機(jī)床上進(jìn)行實際測試。通過使用這一由磁懸浮軸承支承的轉(zhuǎn)軸，1980年終于實現(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得出的理論得到證實，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、研究水平超過了其它任何一個研究機(jī)構(gòu)。1981年，所謂的“專家們”聲稱這一新切削技術(shù)根本沒有應(yīng)用前途，因為他們認(rèn)為增加單位時間內(nèi)金屬去除率，刀具磨損會加大，這樣加工過程的經(jīng)濟(jì)性不一定很好。現(xiàn)在我們看到當(dāng)時對高速加工技術(shù)持否定觀點的“專家們”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，大型合作項目——金屬和非金屬材料的高速銑削對宣傳高速加工技術(shù)作用巨大。這一項目從1984年開始，得到了國家研究技術(shù)部的鼎力支持，這一項目以PTW為首，共

7、有41家公司緊密合作參與實際研究。經(jīng)過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)展從一開始，PTW研究重點就放在保持技術(shù)工藝與機(jī)床及其部件之間同時發(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)。這意味著從一開始，研究就有的放矢，研究所取