高速切削技術論文

　　高速切削技術具有隨切削速度提高切削力降低產品開發週期縮短等突出優勢，是先進製造技術的最重要的共性基礎技術之一，下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　淺議機床高速切削加工

　　摘 要：高速切削技術***包括高速軟切削、高速硬切削、高速幹切削和大進給切削等***具有隨切削速度提高切削力降低、切削溫度的增加逐漸變緩、加工表面質量和生產效率提高、製造成本減少、產品開發週期縮短等突出優勢，是先進製造技術的最重要的共性基礎技術之一，已成為面向21世紀的先進製造技術的重要組成部分，已在航空航天、汽車、模具、機床等行業廣泛應用。

　　關鍵詞：機床;高速切削;穩定切削

　　關鍵詞：煤礦;煤層;注水防塵;案例設計

　　中圖分類號：TG65 文獻標識碼：A

　　把高速切削機床、刀具、工件、夾具結構和切削過程統稱為高速切削系統。從動力學的觀點看，高速切削系統是複雜的動態系統。隨著切削速度的提高，高速切削加工過程表現出的動態特性與普通速度切削有很大不同。人們提高切削速度所遇到的難以逾越的障礙除了刀具的快速磨損、破損失效外，是在切削速度遠低於機床最大速度時就出現強烈振動，即不穩定切削，輕者影響加工質量，降低生產效率，重者工件報廢並殃及整個加工系統的安全壽命，致使機床不得不低速使用，不僅造成巨大浪費，無法體現高速切削加工所固有的優越性，更嚴重的是高速主軸等重要部件因長期承受過載而降低其效能及安全性，導致重金購置的機床尚未發揮其功能和優越性就提前報廢。高速切削過程中的振動對高速切削優越性的發揮造成了很大的掣肘，成為嚴重阻礙高速切削技術發展和推廣應用的"瓶頸"問題。毫無疑問，高速切削所具有的諸多優越性一方面是很好地利用了高速切削系統動態特性的結果，另一方面，又必須是以高速條件下的穩定高速切削過程的實現為前提的。

　　高速切削過程中，振動機理、影響切削穩定性的因素與普通速度切削過程不同，隨著切削速度的提高，振動導致的不穩定切削造成的影響和危害也大的多，高速切削系統的動態特性，對各項關鍵技術都有與普通速度切削不同的更高要求。基於普通速度切削過程建立的動力學模型及其切削穩定性的影響因素和約束條件的假設，在高速下已不完全成立，相應的穩定性極限闡值及其分析預測方法也不同。如，高速和超高速銑削時，主軸-刀具系統的轉速高達每分鐘幾萬、十幾萬轉甚至更高，主軸-刀具旋轉系統的動態特性***固有頻率、振型、頻響函式等***隨著轉速提高有不同程度的變化，高速旋轉產生的離心力和陀螺效應的影響是不能忽略的。當主軸的工作轉速n高於系統的第1階甚至更高階固有頻率對應的臨界轉速，成為柔性轉子，刀具與工件間動態切削力的激勵頻率f=n*z***z為刀具齒數***隨轉速增加而提高，需考慮多自由度系統高階動態特性及其對高速切削穩定性的影響。

　　穩定切削是保證高速切削加工順利進行和獲得高材料切除率和高加工質量的前提條件和關鍵技術之一。對於現有機床，可分析預測不同刀具、工件及其夾具組合下的高速切削極限，優化刀具、工件及其夾具的匹配和高速切削用量的選擇，在不增加任何附加裝置和投資的條件下大幅度提高材料切除率和加工質量;對新型機床和刀具，以最低的成本和風險實現無振動穩定切削條件下的高加工質量和高生產效率。

　　高速切削過程的振動，是與機床結構和切削過程的動態特性密切相關、影響因素複雜的機械振動現象。高速切削過程中，當機床切削系統受到偶然因素干擾而產生的振動經過短暫的時間就消失，恢復到原來的平衡狀態的切削過程稱為穩定切削;若振動不衰減，或越來越大的切削過程稱為不穩定切削。高速切削過程從無振動的穩定切削到振動產生的不穩定切削之間存在的一個明顯界限即臨界條件，稱為穩定性極限，是判別高速切削穩定性的依據。要實現無振動穩定切削，首先要判斷系統在什麼情況下出現振動，即根據穩定切削臨界條件判別穩定和不穩定高速切削區域。高速切削過程中的振動按其性質一般可以分為強迫振動、自激振動、自由振動、強迫振動和自激振動同時存在的混合振動、隨機振動五大類，其中前四類都對高速切削穩定性有很大影響，影響最大的是自激振動。

　　刀具相對於加工工件的振動會使加工表面產生振痕，嚴重影響加工表面質量，如表面粗糙度、形位精度等;刀具相對於工件劇烈振動使高速切削過程呈不穩定狀態，切削截面、角度以及切削力等均將隨之發生劇烈變化，高速切削系統的各部分承受附加動載荷的作用，加重刀具磨損，甚至產生崩刃，嚴重降低刀具壽命，影響機床結構及聯接特性，嚴重時使高速切削加工無法進行，降低整個機床系統的安全使用壽命;高速切削過程中發生的高頻振動，會伴隨產生噪聲汙染，危害操作者的身心健康;實際生產中為避免或減小振動，不得不降低切削用量，致使機床低速、低效使用，出現“大馬拉小車”現象，使機床、刀具的效能得不到充分發揮。

　　高速切削穩定性的分析預測和優化的目的是提高材料切除率和加工質量，而高加工質量的保證是穩定切削，在穩定切削的前提下，材料切除率越高越好，即在其它切削引數一定的條件下轉速n與對應的穩定切削軸向深度極限值的乘積越大越好，對於不同的加工中心，主要對應於其最大主軸轉速附近的區域是否處在穩定區以及相應的穩定軸向切削深度極限值的大小。因此，對於不同的高速加工中心，主要用其最大主軸轉速附近區域的是否處在穩定區以及穩定區域的最大值的大小來評價穩定性。

　　對於特定的加工中心，繪出不同切削下的穩定性極限圖，可確定出在最大轉速範圍內的最大值。選擇高速切削用量時，在符合加工工藝要求的前提下，用所選的切削用量與加工中心的轉速、最大值進行切削穩定性的分析評價。

　　高速切削加工是具有突出技術優越和經濟優勢的先進製造技術，應用前景十分廣闊。高速切削過程的振動造成的不穩定切削是嚴重限制高速切削加工技術發展的重要問題之一，高速切削穩定性的分析預測及其動態優化理論與方法的研究對於加速高速切削加工技術的發展及其推廣應用具有十分重要的意義。

　　參考文獻

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　　[4]張伯霖，楊慶東.高速切削技術及應用[J].機電工程技術.2003.

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