高速铣削加工.ppt

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数控加工技术关耀奇湖南工程学院机械工程系高速切削加工高速切削加工1数控加工技术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工内容提要：

内容提要：

本节主要介绍数控高速切削加工的特本节主要介绍数控高速切削加工的特点、工艺性分析（工艺原则、高速切削方点、工艺性分析（工艺原则、高速切削方法、刀具的选用）。

法、刀具的选用）。

2数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工高速切削简介高速切削简介高速切削的概念早在高速切削的概念早在高速切削的概念早在高速切削的概念早在19311931年就由德国所罗门博年就由德国所罗门博年就由德国所罗门博年就由德国所罗门博士提出士提出士提出士提出；高速切削（高速切削（高速切削（高速切削（HighSpeedCutting-HSCHighSpeedCutting-HSC）是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加工技术工技术工技术工技术。

高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤维塑料等非金属材料。

维塑料等非金属材料。

维塑料等非金属材料。

维塑料等非金属材料。

在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加的钢件，因此许多情况下可省去电火花加的钢件，因此许多情况下可省去电火花加的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

3数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工1.高速切削概述高速切削概述高速加工是近年来迅速发展的一项先进高速加工是近年来迅速发展的一项先进制造技术，它极大促进了加工效率和产品制造技术，它极大促进了加工效率和产品品质的提高。

高速加工不仅对数控系统和品质的提高。

高速加工不仅对数控系统和机床结构、刀具提出了新的要求。

机床结构、刀具提出了新的要求。

当以适当高的切削速度（约为常规速度当以适当高的切削速度（约为常规速度的的510倍）加工时，切削刃上的温度会降倍）加工时，切削刃上的温度会降低，因此有可能通过高速切削提高加工生低，因此有可能通过高速切削提高加工生产率。

六十多年来，人们一直在探索有效、产率。

六十多年来，人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术，到二十世纪适用、可靠的高速切削技术，到二十世纪九十年代逐渐在工业实际中推广应用。

九十年代逐渐在工业实际中推广应用。

4数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工高速切削涉及机床的下列部件特性：

（1）高速主轴单元）高速主轴单元

（2）快速进给和高加（减）速的驱动）快速进给和高加（减）速的驱动系统系统（3）高性能的高速）高性能的高速CNC控制系统控制系统（4）高刚性的机床结构）高刚性的机床结构（5）超硬刀具材料、结构和涂层工艺）超硬刀具材料、结构和涂层工艺等等。

5数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工高速铣削与常规铣削加工参数比较：

高速铣削与常规铣削加工相比较，高速铣削高速铣削与常规铣削加工相比较，高速铣削单位功率金属切除率提高了单位功率金属切除率提高了30%40%；切削；切削力降低了力降低了30%；刀具的寿命提高了；刀具的寿命提高了70%；工件；工件的切削热大幅度降低；切削振动几乎消失。

的切削热大幅度降低；切削振动几乎消失。

比较项目比较项目比较项目比较项目常规铣削常规铣削常规铣削常规铣削高速铣削高速铣削高速铣削高速铣削加工类型加工类型加工类型加工类型粗粗粗粗加加加加工工工工刀具刀具刀具刀具11inin球头立铣刀球头立铣刀球头立铣刀球头立铣刀切削深度（切削深度（切削深度（切削深度（inin）0.50.50.10.1主轴转速（主轴转速（主轴转速（主轴转速（r/minr/min）1300130060006000进给率（进给率（进给率（进给率（in/minin/min）88120120金属切除率（金属切除率（金属切除率（金属切除率（inin33）0.40.47.27.26数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工2.高速切削的加工特点高速切削的加工特点：

l加工特点之一就是高速加工特点之一就是高速。

有有75%的热量被的热量被刀屑迅速带走；刀屑迅速带走；5%的热量由工件吸收，的热量由工件吸收，工件温度低，对解决切削变形、热稳定性工件温度低，对解决切削变形、热稳定性很有好处很有好处；使用风冷即可以达到满意的冷使用风冷即可以达到满意的冷却效果。

却效果。

l另一个特点是小切削用量另一个特点是小切削用量。

主轴转速可达主轴转速可达10000100000r/min，进给可达进给可达2040m/min，进给加速度可达进给加速度可达2g10g。

高速高速铣削的切宽约为刀具直径的铣削的切宽约为刀具直径的1/3，切深约为，切深约为刀具直径的刀具直径的1/10，在加工中要求不同时进，在加工中要求不同时进行端铣和周铣。

行端铣和周铣。

7数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工3.1高速切削的应用高速切削的应用ll目前高速切削主要应用于以下几个方面：

目前高速切削主要应用于以下几个方面：

目前高速切削主要应用于以下几个方面：

目前高速切削主要应用于以下几个方面：

ll（11）有色金属，如铝、铝合金，特别是薄壁铝件的加）有色金属，如铝、铝合金，特别是薄壁铝件的加）有色金属，如铝、铝合金，特别是薄壁铝件的加）有色金属，如铝、铝合金，特别是薄壁铝件的加工。

目前已经可以切出厚度为工。

目前已经可以切出厚度为工。

目前已经可以切出厚度为工。

目前已经可以切出厚度为0.1mm0.1mm、高为几十毫米、高为几十毫米、高为几十毫米、高为几十毫米的成形曲面。

的成形曲面。

的成形曲面。

的成形曲面。

ll（22）石墨加工。

）石墨加工。

）石墨加工。

）石墨加工。

ll（33）模具特别是淬硬模具的加工。

高速切削已经可以）模具特别是淬硬模具的加工。

高速切削已经可以）模具特别是淬硬模具的加工。

高速切削已经可以）模具特别是淬硬模具的加工。

高速切削已经可以达到很高的表面质量（达到很高的表面质量（达到很高的表面质量（达到很高的表面质量（Ra0.4umRa0.4um），省去了电加工），省去了电加工），省去了电加工），省去了电加工后面的磨削和抛光的工序。

高速切削中形成的已加工表后面的磨削和抛光的工序。

高速切削中形成的已加工表后面的磨削和抛光的工序。

高速切削中形成的已加工表后面的磨削和抛光的工序。

高速切削中形成的已加工表面呈压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨性（有面呈压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨性（有面呈压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨性（有面呈压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨性（有统计说模具寿命因此能提高统计说模具寿命因此能提高统计说模具寿命因此能提高统计说模具寿命因此能提高3355倍），因此，锻模和铸倍），因此，锻模和铸倍），因此，锻模和铸倍），因此，锻模和铸模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

ll（44）硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

）硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

）硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

）硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

8数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工3.2高速切削的限制ll作为一种新的技术，高速切削的优点是显而易见的，作为一种新的技术，高速切削的优点是显而易见的，作为一种新的技术，高速切削的优点是显而易见的，作为一种新的技术，高速切削的优点是显而易见的，它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。

它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。

它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。

它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。

但目前即使是在金属切削机床水平先进的瑞士、德但目前即使是在金属切削机床水平先进的瑞士、德但目前即使是在金属切削机床水平先进的瑞士、德但目前即使是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对高速切削技术的研究也还处在国、日本、美国，对高速切削技术的研究也还处在国、日本、美国，对高速切削技术的研究也还处在国、日本、美国，对高速切削技术的研究也还处在不断的摸索当中。

不断的摸索当中。

不断的摸索当中。

不断的摸索当中。

ll有待于解决的问题：

比如高速机床的动态、热态特有待于解决的问题：

比如高速机床的动态、热态特有待于解决的问题：

比如高速机床的动态、热态特有待于解决的问题：

比如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷却润滑液的选择、却润滑液的选择、却润滑液的选择、却润滑液的选择、CAD/CAMCAD/CAM的程序后置处理问题、的程序后置处理问题、的程序后置处理问题、的程序后置处理问题、高速切削时刀具轨迹的优化问题等等。

主轴转速为高速切削时刀具轨迹的优化问题等等。

主轴转速为高速切削时刀具轨迹的优化问题等等。

主轴转速为高速切削时刀具轨迹的优化问题等等。

主轴转速为101042000r/min42000r/min这样的高速切削在实际应用时仍这样的高速切削在实际应用时仍这样的高速切削在实际应用时仍这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制受到一些限制受到一些限制受到一些限制.9数数控控加加工工技技术术高高高高速速速速铣铣铣铣削削削削加加加加工工工工3.2高速切削的限制ll（11）刀具必须采用）刀具必须采用HSKHSK的刀柄，外加动平衡，刀具的长度的刀柄，外加动平衡，刀具的长度不能超过不能超过120mm120mm，直径不能超过，直径不能超过16mm16mm，且必须采用进口，且必须采用进口刀具。

这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。

刀具。

这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。

ll（22）扭矩极小，通常只有十几个）扭矩极小，通常只有十几个NmNm，最高转速时只有，最高转速时只有556Nm6Nm。

这样的高速切削，一般只能用来进行石墨、铝合金、。

这样的高速切削，一般只能用来进行石墨、铝合金、淬火材料的精加工。

淬火材料的精加工。

ll（33）应尽可能提高进给量，以保证机床既能进行粗加工，）应尽可能提高进给量，以保证机床既能进行粗加工，又能进行精加工，既省时效率又高。

又能进行精加工，既省时效率又高。

ll（44）针对传统的加工方式和不同的被切削材料，应选择合）针对传统的加工方式和不同的被切削材料，应选择合适的刀具材料来实现高速加工，而不能一味地追求高速，适的刀具材料来实现高速加工，而不能一味地追求高速，为高速而高速。

高速切削的刀具材料必须根据工件材料和为高速而高速。

高速切削的刀具材料必须根据工件材