《高速加工技术》PPT课件.ppt
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1、高速与超高速加工技术高速与超高速加工技术(4h)高速加工技术作为21世纪影响深远的先进制造技术之一,其应用与发展已有10多年的历史,一般凡切削速度、进给速度高于常规值5一10倍以上,称为高速加工。由于高速加工的高切削速度和高进给速度使切削效率高于传统加工5-10倍,且高速加工的切削机理较传统加工更具有优越性,使高速加工技术在航空航天工业、汽车工业、摩托车工业及模具工业中得到广泛应用。1、切削用量三要素三要素切削速度 进给量(或进给速度)f mm/r、mm/行程、mm/s、mm/齿背吃刀量(切削深度)aP4.0 切削理论回顾切削速度切削速度vc切削速度vc是刀刃上选定点相对于工件的主运动的速度。
2、当主运动是回转运动时d完成主运动的刀具或工件上某一点的回转直径(mm);n主运动的转速(rmin或rs)。进给速度进给速度 进给量进给量f 每齿进给量每齿进给量进给速度是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度,单位为mms;进给量f是工件或刀具的主运动每转或每一行程时,工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量。背吃刀量(切削深度)背吃刀量(切削深度)主要内容提纲1.研究现状与发展趋势;2.优越性及其原因;3.机床结构与关键技术;4.刀具材料与结构;5.高速磨削技术.2、影响切削力的因素影响切削力的因素主要有四个方面:工件材料工件材料、切削用量切削用量、刀具几何参数刀具几何参数其它方面的因素其它方
3、面的因素刀具磨损刀具磨损切削液切削液刀具材料刀具材料3、切削热和切削温度影响工件加工精度、已加工表面的质量、刀具的磨损和耐用度及生产率等。1切削热的产生和传出2影响切削温度的主要因素3切削温度的理论计算4切削温度对工件、刀具和切削过程的影响4、切削热的产生和传出切削中所消耗的能量几乎全部转换为热量,即切削热.来自工件材料的弹、塑性变形和前、后刀面的摩擦功.5086 4010 周围介质占1 93 切削温度对工件、刀具和切削过程的影响对工件材料机械性能的影响切削温度对工件材料强度、硬度的影响不大。对刀具磨损和刀具材料的影响是刀具磨损的主要原因,它将使刀具磨损加剧,刀具耐用度下降。但较高的切削温度,
4、对硬质合金刀具材料的韧性有利。对加工件尺寸精度的影响工件本身和刀杆受热膨胀会使工件尺寸精度达不到要求,还会影响已加工表面质量。5、影响切削温度的主要因素切削温度一般是指前刀面与切屑接触区域的平均温度。实验公式实验测出的刀屑接触区的平均温度(),C切削温度系数;切削用量切削速度Vc一倍切削温度30%45%进给量f一倍切削温度15%20%背吃刀量aP一倍切削温度5%8%影响切削温度的因素刀具磨损:磨损F切削温度切削液可降低切削温度。4.1 基础理论研究(一)问题描述:4.2 技术内涵 目前关于高速加工的经济效益定位指标是:在保证家伙精度和目前关于高速加工的经济效益定位指标是:在保证家伙精度和加工质
5、量的前提下,将通常切削速度加工的加工时间减少加工质量的前提下,将通常切削速度加工的加工时间减少90%,同,同时将加工费用减少时将加工费用减少50%!4.3 高速加工机床与设备超高速机床特点:高转速,高进给,高效率,高定位精度。组成:高速主轴加工单元高速进给驱动高速控制系统高速切削刀具。超高速磨床广东工业大学的超高速机床高速主轴单元 磁悬浮轴承 直线电机进给机构 特点高往复速度;高加速度;(降低非切削时间)高定位精度;由内装在机床的磁性运动滑块组成,实现零传动。4.4 高速加工刀具影响切削加工质量的因素有那些?原因是什么?高速加工技术具有的共性4.5 与传统加工方法相比之优势长期以来,传统的加工
6、方式是“重蓝切屑”加工方式,它的特点是切屑深度大,进给速度和旋转速度较低,在低速范围内需较大的扭矩,根据标准直流电机最大速度和扭矩关系,需要较大的齿轮传动速比。这种加工方式不可避免地给工件和机床带来较大的力负荷和热负荷。HSC技术是“快、轻切削”方式,切削深度较小,但是切削速度却可以提高5-10倍。这意味着在主轴轴承、刀具和工件上的切削力负荷较小,同时因为产生的热量大部分被切屑带走,工件和刀具上的热负荷较小。试验可以证明,随着切削速度的提高,切削过程中产生的热负荷减少,这样可以延长刀具寿命,并能获得较好的表面加工质量(在加工表面没有“微焊接效应”)。传统加工中工件材料、刀具材料及刀具的几何角度
7、、切削用量及零件的几何结构是影响切削效率和加工质量的主要因素。考虑到切削力、切削变形和刀具磨损对加工的影响,在粗加工时采用大吃刀量和大进给量以提高加工效率,而在精加工时则采用小吃刀量和小进给量以保证表面加工精度,因而在加工大型薄壁零件、难加工材料及几何结构复杂零件时其加工工艺复杂,加工时间长。在常规切削速度范围内,切削温度随切削速度的增大提高,刀具磨损随切削温度的提高而加剧,当切削速度达到某临界值时,切削温度及切削力会减小。切削温度的降低、切削力的大幅度下降及切削变形的减小,不仅使现有刀具进行超高速切削变为现实,还大幅度减少切削时间,成倍提高机床的生产率。和传统加工相比,高速加工有其独特优势:
8、(1)加工时间大幅度缩短:产品加工中耗时最多的工序是精加工。对精加工,高速加工比一般加工快4倍以上,普通数控机床精加工时一般进给速度在3一6m/min,而高速机床一般在巧一60m/min,是常规的5一10倍;对粗加工,高速加工采取非常小的切深,但时间范围内的切削量还是比普通数控机床加工快几倍。这意味着1台用于高速加工的高速机床可代替几台普通CNC机床。(2)减少切削振动。切削加工中振动是影响加工精度因素之一,振动会恶化表面粗糙度,加速刀具磨损,缩短机床寿命。高速加工时切削力减小,而切削力是切削系统振动的主要激励源,高转速使切削系统的激振频率远离机床固有频率,切削稳定,振动小,加工表面质量高。(
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