《高速切削加工刀具的技术探讨》-毕业论文.docVIP

精品 1绪论 1．1高速切削相关介绍 1．1．1什么是高速切削？ 定义高速切削(HSM)，目前有许多观点和许多方法。比如：高切削速度切削，高主轴速度切削 ，高进给切削 ，高速和高进给切削 ，高生产率切削 我们对高速切削的定义描述如下： 高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。 如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工，切削参数可为常规的4到6倍。 在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味着高生产率切削。 零件形状变得越来越复杂，高速切削也就显得越来越重要。 现在，高速切削主要应用于锥度40的机床上 1.1.2高速切削的目标是什么？ 高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本。它主要应用于精加工工序，常常是用于加工淬硬模具钢。另一个目标是通过缩短生产时间和交货时间提高整体竞争力。达到这些目标的主要因素为： 一次(更少次数)装夹的模具加工。 通过切削改善模具的几何精度，同时可减少手工劳动和缩短试模时间。 使用CAM系统和面向车间的编程来帮助制定工艺计划，通过工艺计划提高机床和车间的利用率。 1.1.3高速切削的实际优点是什么？ 刀具和工件可保持低温度，这在许多情况下延长了刀具的寿命。另一方面，在高速切削应用中，切削量是浅的，切削刃的吃刀时间特别短。这就是说，进给比热传播的时间快。  低切削力得到小而一致的刀具弯曲。这与每种刀具和工序所需的恒定的加工余量相结合，是高效和安全加工的先决条件之一。 由于高速切削中典型的切削深度是浅的，刀具和主轴上的径向力低。这减少了主轴轴承、导轨和滚珠丝杠的磨损。高速切削和轴向铣削也是良好的组合，它对主轴轴承的冲击小，使用这种方法可以使用悬伸较长的刀具而振动的风险不大。 小尺寸零件的高生产率切削，如粗加工、半精加工和精加工，在总的材料去除率相对低时有很好的经济性。 高速切削可在一般精加工中获得高生产率，可获得杰出的表面质量。表面质量常低于Ra 0.2μm。 采用高速切削，使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削，吃刀时间短，冲击和弯曲减小了。 模具的几何精度提高了，组装就容易和更快了。无论是什么人，技能如何，都能获得CAM/CNC生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些，费时的人工抛光工作可显著减少。常常可减少达60-100%一些加工，如淬火、电解加工和电火花加工(EDM)，可以大大减少。这就可降低投资成本和简化后勤供应。用切削代替电火花加工(EDM)，模具使用寿命和质量也得到提高。 采用高速切削，可通过CAD/CAM很快改变设计，特别是在不需要生产新电极的情况下。 由于起始过程有高的加速度和减速度以及停止，导轨、滚珠丝杠和主轴轴承产生相对快的磨损。这常常导致较高的维护成本。 需要专门的工艺知识、编程设备和快速传送数据的接口。 可能很难找到和挑选高级技术员工。 常有相当长的调试和出故障时间。 加工中无需紧急停止，导致人为错误和软件或硬件故障会产生许多严重后果。 必须有良好的加工计划——“向饥饿的机床提供食物”。 必须有安全保护措施：使用带安全外罩及防碎片盖的机床。避免刀具的大悬伸。不要使用“重”刀具和接杆。定期检查刀具、接杆和螺栓是否有疲劳裂纹。 仅使用注明最高主轴速度的刀具。不要使用整体高速钢(HSS)刀具！ 2 传统刀具系统存在的问题 1) 刀具定位精度和重复定位精度低 ，高速加工时，由于离心力的作用，主轴锥孔与刀具锥柄均发生径向扩张。当锥柄扩张量小于主轴锥孔扩张量时，出现配合间隙。于是，在拉紧螺钉拉紧力的作用下，锥柄带动刀具轴向位移，导致刀具在高速加下时轴向定位精度降低。 同时，刀柄与主轴锥孔只靠锥面配合连接，轴向刚度较低，导致刀具重复定位精度较低。 2) 刀具动态与静态刚度低刀具高速旋转时，在离心力作用下，主轴锥孔轴向扩张量的差异，使得本来由锥面结合的低刚性连接的刚度进一步降低。 3) 刀柄锥部较长，不利于快速换刀和机床主轴的小型化。由于以上原因，传统刀具系统已不能满足高速切削加工的需要，必须研究开发适宜高速切削加工的刀具系统。 3 高速切削加工刀具技术研究 3.1 高速切削对刀具的基本要求 高速切削技术的发展过程中，刀具技术起到了非常关键的作用。随着切削速度的大幅度提高，对切削刀具材料、刀具几何参数、刀体结构以及切削工艺参数等都提出了不同于传统速度切削时的要求。正确选择和优化刀具及切削参数，对于提高加工效率和质量、延长刀具寿命、降低加工成本都会起到非常关键的作用。 在高速切削时，产生的切削热和对刀具的磨损比普通速度切削时要高得多，因此，高速切削使用的刀具材料要有很大的不同。 3.1.1 高速切削对刀具材料的要求 刀具切削性能的好坏