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軸承知識(shí)
高速銑削的關(guān)鍵技術(shù)有哪些?

高速切削是制造技術(shù)中引人注目的一項(xiàng)技術(shù),其應(yīng)用面廣。高速切削的關(guān)鍵技術(shù)包括:

1. 高速切削機(jī)床技術(shù)

高速機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速加工的前提和基本條件,高速機(jī)床技術(shù)簡介如下。

(1)高速主軸單元

高速主軸單元包括動(dòng)力源、主軸、軸承和機(jī)架四個(gè)主要部分,是高速加工機(jī)床的核心部件。在很大程度上決定了機(jī)床所能達(dá)到的切削速度、加工精度和應(yīng)用范圍。高速主軸單元的性能取決于主軸的設(shè)計(jì)方法、材料、結(jié)構(gòu)、軸承、潤滑冷卻、動(dòng)平衡、噪聲等多項(xiàng)相關(guān)技術(shù),其中一些技術(shù)又是相互制約的,包括高轉(zhuǎn)速和高剛度的矛盾、高速度和大轉(zhuǎn)矩的矛盾等等。

因此,提高主軸轉(zhuǎn)速和精度是一項(xiàng)很困難的工作,設(shè)計(jì)和制造高速主軸必須綜合考慮滿足多方面的技術(shù)要求。高速主軸一般做成電主軸的結(jié)構(gòu)形式,其關(guān)鍵技術(shù)包括高速主軸軸承、無外殼主軸電動(dòng)機(jī)及其控制模塊、潤滑冷卻系統(tǒng)、主軸刀柄接口和刀具夾緊方式以及刀具動(dòng)平衡等等。

(2)高速進(jìn)給系統(tǒng)

進(jìn)給系統(tǒng)的高速性也是評(píng)價(jià)高速機(jī)床性能的重要指標(biāo)之一,不僅對(duì)提高生產(chǎn)率有重要意義,而且也是維持高速加工刀具正常工作的必要條件。對(duì)高速進(jìn)給系統(tǒng)的要求不僅僅能夠達(dá)到高速運(yùn)動(dòng),而且要求瞬時(shí)達(dá)到高速、瞬時(shí)準(zhǔn)停等,所以要求具有很大的加速度以及很高的定位精度。

高速進(jìn)給系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、滾動(dòng)元件導(dǎo)向技術(shù)、高速測量與反饋控制技術(shù)和其他周邊技術(shù),如冷卻和潤滑、防塵、防切屑、降噪及安全技術(shù)等。

目前常用的高速進(jìn)給系統(tǒng)有三種主要的驅(qū)動(dòng)方式:高速滾珠絲杠、直線電動(dòng)機(jī)和虛擬軸機(jī)構(gòu)。和高速進(jìn)給系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的還有工作臺(tái)(拖板)、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等等。

(3)CNC控制系統(tǒng)

相對(duì)而言,現(xiàn)有的控制系統(tǒng)對(duì)超高速機(jī)床所需的進(jìn)給率來說是顯得太慢了,超高速機(jī)床要求其CNC 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時(shí)間要快得多,高的進(jìn)給速率要求CNC系統(tǒng)有很高的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理速率,而且還應(yīng)有較大的程序存儲(chǔ)量。CNC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括快速處理刀具軌跡、預(yù)先前饋控制、反應(yīng)的伺服系統(tǒng)等。

(4)床身、立柱和工作臺(tái)

高速機(jī)床設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),是如何在降低運(yùn)動(dòng)部件慣量的同時(shí),保持基礎(chǔ)支承部件高的靜剛度、動(dòng)剛度和熱剛度。通過計(jì)算機(jī)輔助工程的方法用有限元法和優(yōu)化設(shè)計(jì),能獲得減輕重量、提高剛度的床身、立柱和工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。為獲得較好的動(dòng)態(tài)性能,有些高速機(jī)床床身由聚合物混凝土材料制成。

(5)切屑處理和冷卻系統(tǒng)

高速切削過程會(huì)產(chǎn)生大量的切屑,單位時(shí)間內(nèi)高的切屑切除量需要高效的切屑處理和清除裝置。高壓大流量的切削液不但可以冷卻機(jī)床的加工區(qū),而且也是一種行之有效的清理切屑的方法,但它會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。切削液的使用并不是對(duì)高速切削的任何場合都適用。例如對(duì)抗熱沖擊性能差的刀具.在有些情況下,切削液反而會(huì)降低刀具的使用壽命,這時(shí)可采用干切削,并用吹氣或吸氣的方法進(jìn)行清理切屑的工作。

(6)安全裝置

機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的高速運(yùn)動(dòng)、大量高速流出的切屑以及高壓噴灑的切削液等等,都要求高速機(jī)床要有一個(gè)足夠大的密封工作空間。刀具破損時(shí)的安全防護(hù)尤為重要,工作室的倉壁一定要能吸收噴射部分的能量。此外防護(hù)裝置必須有靈活的控制系統(tǒng),以保證操作人員在不直接接觸切削區(qū)的情況下的操作安全。

2. 高速切削刀具

高速切削刀具技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。生產(chǎn)實(shí)踐證明,阻礙切削速度提高的關(guān)鍵因素是切削刀具是否能承受越來越高的切削溫度。高速切削刀具與普通加工的刀具有很大不同。目前,在高速切削中使用的刀具有硬質(zhì)合金、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、陶瓷等材料。

3. 高速切削的工藝技術(shù)

高速切削的工藝技術(shù)也是成功進(jìn)行高速加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。切削方法選擇不當(dāng),會(huì)使刀具加劇磨損,完全達(dá)不到高速加工的目的。高速切削的工藝技術(shù)包括切削方法和切削參數(shù)的選擇優(yōu)化,對(duì)各種不同材料的切削方法、刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇等。

(1)切削方法和切削參數(shù)的選擇與優(yōu)化

在高速切削中,必須對(duì)切削方法和切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。其中包括優(yōu)化切削刀具控制,如刀具接近工件的方向、接近的角度、移動(dòng)的方向和切削過程(順銑還是逆銑)等。

(2)對(duì)各種不同材料的切削方法

切削鋁、銅等輕合金,與切削鋼和鑄鐵以及切削難加工合金鋼,由于切削機(jī)理不同,除了刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇外,在切削過程中還要采取不同的切削策略才能得到較好的切削效果。根據(jù)不同加工材料來研究高速切削工藝方法,也是高速切削工藝技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。

(3)刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇

在研究高速切削工藝技術(shù)中,切削方法和技術(shù)必須緊密結(jié)合刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇綜合進(jìn)行。 高速切削工藝技術(shù)研究是一項(xiàng)很有意義的工作。實(shí)踐證明,如果只有高速機(jī)床和刀具而沒有良好的工藝技術(shù)作指導(dǎo),昂貴的高速加工設(shè)備也不能充分發(fā)揮作用。高速切削的工藝技術(shù)和傳統(tǒng)的工藝方法有很大差別,至今還遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)工藝方法那樣成熟和普及。這一點(diǎn)是高速機(jī)床應(yīng)用中要特別加以注意的問題。

來源:前沿?cái)?shù)控技術(shù)

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)

發(fā)布時(shí)間:2024-11-09


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