高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术,它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征,在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用,并已取得了重大的技术经济效益,是当代先进制造技术的重要组成部分。
有关高速切削加工的含义,目前尚无统一的认识,通常有如下几种观点:切削速度很高,通常认为其速度超过普通切削的5-10倍;机床主轴转速很高,一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削;进给速度很高,通常达15-50m/min,最高可达90m/min;对于不同的切削材料和所釆用的刀具材料,高速切削的含义也不尽相同;切削过程中,刀刃的通过频率(Tooth Passing Frequency)接近于“机床-刀具-工件”系统的主导自然频率(Dominant Natural Frequency)时,可认为是高速切削。可见高速切削加工是一个综合的概念。
1992年,德国Darmstadt工业大学的H. Schulz教授在CIRP上提出了高速切削加工的概念及其涵盖的范围。认为对于不同的切削对象,过渡区(Transition)即为通常所谓的高速切削範围,这也是当时金属切削工艺相关的技术人员所期待或者可望实现的切削速度。
2002年举世瞩目的上海浦东磁悬浮列车工程中的磁浮轨道钢梁加工,釆用沈阳机床控股有限公司集团中捷友谊公司厂生产的超长进给系统高速大型加工中心实现。该机床的进给系统为直线导轨和齿轮齿条传动,工作台最大进给速度60m/min,快速行程100m/min,加速度2g,主轴最高转速20000r/min,主电机功率80kW。其X轴的行程长达30m,切削25m长的磁浮轨道钢梁误差小于0.15mm,为磁悬浮列车工程的顺利竣工提供了有力的技术保证。
此外,机床的运动性能也将直接影响加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中,主要釆用小切深大进给的加工方法。要求机床在大进给速度条件下,应具有高精度定位功能和高精度插补功能,特别是圆弧高精度插补。圆弧加工是釆用立铣刀或螺纹刀具加工零部件或模具时,必不可少的加工方法。
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