高速切割的关键技术.doc
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1、高速切割核心技术学院:动力与机械学院班级:机械一班(09621)姓名:丰德海学号:30139014摘要:高速切削是切削加工发展方向,现已成为切削加工主流。涉及高速软切削、高速硬切削、高速干切削和大进给切削等,高速切削是一种相对概念,如何定义尚无共识,切削速度为普通切削5-10倍切削,刀具转速10000-0rpm切削,1978年切削委员会规定500-7500m/min 切削,普通为高速切削。高速切削不只是切削速度提高,它发展和推广应用(涉及机床和刀具技术全面发展和提高)将带动整体制造业水平和效益进步与提高。核心词:高速切割,核心,技术,发展,前景。正文:高速切削是一项复杂系统工程。高速切削不只是
2、切削速度提高,它发展涉及到机床、刀具、工艺和材料等诸多领域技术配合和技术创新。实现高速切削最核心技术是研究开发性能优良高速切削机床,自20世纪80年代中期以来,开发高速切削机床便成为国际机床工业技术发展主流 。1 高速加工对机床特殊规定高速切削加工特殊性对实行高速切削加工机床提出新规定:(1)要有一种适合高速运转主轴单元及其驱(2)要有一种迅速反映进给系统单元部件和数控伺服驱动系统。(3)要有一种高效、迅速冷却系统。(4)高刚性床体构造。(5)安全装置和实时监控系统。(6)要有以便可靠换刀装置。(7)优良热态特性和静、动态特性。2 高速切削机床核心技术21 高速主轴高速数控机床工作性能,一方面
3、取决于高速主轴性能。数控机床高速主轴单元涉及主轴动力源、主轴、轴承和机架等几种某些,它影响加工系统精度、稳定性及应用范畴,其动力性能及稳定性对高速加工起着核心作用。 当前高速切削机床主轴重要为陶瓷滚珠轴承电动主轴。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链长度缩短为零,实现机床“零传动”,俗称“电主轴”。电主轴是一种智能型功能部件,不但转速高、功率大,尚有一系列控制主轴温升与振动等机床运营参数功能,以保证其高速运转可靠性与安全性。当前电主轴重要采用交流异步感应电动机(高频),国内外专业电主轴制造厂已可供应几百种规格电主轴。其套筒直径从32mm至320mm、转速从10000rmin到15
4、0000rmin,功率从05kW到80kW、转矩从01Nm到300Nm。2. 2 高速精密轴承 高速轴承是高速切削机床核心,是决定高速主轴寿命和负载容量最核心部件。2. 2. 1 磁悬浮轴承 它是用电磁力将主轴无机械接触地悬浮起来,其转速可达45000rPmin ,功率为20kW,精度高,易实现实时诊断和在线监控,是抱负支承元件,但其价格较高。2. 2. 2 液体动静压轴承 采用流体动、静力相结合办法,使主轴在油膜支撑中旋转,具备径、轴向跳动小、刚性好、阻尼特性好,适于粗、精加工,寿命长长处。但其无通用性,维护保养较困难。2. 2. 3 混合陶瓷轴承 用氮化硅制滚珠与钢制轨道相组合,是当前在高
5、速切削机床主轴上使用最多支承元件,在高速转动时离心力小,刚性好,温度低,寿命长,功率可达80kW,转速高达150000rPmin ,它原则化限度高,便于维护,价格低。2.3 高精度迅速进给系统 高速切削是高切削速度、高进给率和小切削量组合,进给速度为老式510倍。这就规定机床进给系统高进给速度、良好加减速特性、高精度、快响应、宽调速范畴、低速大转矩。要实行这样并精确控制这样高进给速度,对机床导轨、滚珠丝杠、伺服系统、工作台构造提出了新规定。 高速机床普通采用线性滚动导轨代替了老式滑动导轨,其移动速度、摩擦阻力、动态响应特性和阻尼效果都不同于老式滑动导轨,其特有双V型导轨构造大大提高了机床抗扭能
6、力,同步其磨损近乎为零,导轨精度和寿命都比以往提高几倍,配合以数字伺服电机,其进给和迅速进给从过去6m/min提高到了当前2060m/min。 老式直线电动机驱动机构,由旋转电动机、齿轮箱或联轴器、丝杠和驱动螺母、丝杠支座轴承等构成驱动系统,影响和限制了机床性能。例如:电动机最大转速限制;高加速度下电动机轴产生扭曲变形和位置误差;丝杠自身受临界转速、间隙、扭曲、螺距误差、摩擦等影响,且其振动衰减时间很长;齿轮箱增长系统惯性,产生间隙。而直线电动机。 驱动机构则没有上述缺陷,能达到迅速移动( 可以达到120m/min甚至200m/min速度) 和较短位置稳定期间,且能进一步减少机床不进行实际切削
7、加工非生产时间。由于直线电动机驱动机构仅由两个互不接触部件构成,没有低效率中间传动部件,也无机械滞后以及螺距误差,从而可达到高效率,且其精度完全取决于反馈系统和轴承。当用全数字伺服系统驱动直线电动机时,可达到高刚度和高固有频率,从而达到极好伺服性能。高速伺服系统已经发展成数字化、智能化,软件化,高速切削机床已开始使用全数字交流伺服电机和控制技术。2.4高速伺服系统 为了实现高速切削加工,机床不但要有高速主轴,还要有高速伺服系统,这不但是为了提高生产效率,也是维持高速切削中刀具正常工作必要条件,否则会导致刀个急剧磨损与升温,破坏工件加工表面质量。2.4. 1 直线电机伺服系统 直线电机是使电能直
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