高速超高速切削磨削技术.ppt

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1、 超高速加工技术是指采用超硬刀具和超高速加工技术是指采用超硬刀具和磨具，利用能可靠实现高速运动的高精度、磨具，利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料去除率、加工精度削速度来达到提高材料去除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。和加工质量的先进加工技术。超高速加工的定义超高速加工的定义第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20231超高速切削加工技术超高速切削加工技术1.超高速切削加工技术特点及应用超高速切削加工技术特点及应用切削速度变化与切削温度之间的关系切削速度变化与切削温度之

2、间的关系第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20232超高速切削加工技术超高速切削加工技术不同工件材料的切削速度范围不同工件材料的切削速度范围第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20233超高速切削加工技术超高速切削加工技术超高速切削的优越性超高速切削的优越性切削力低切削力低热变形小热变形小材料去除率高材料去除率高加工精度高加工精度高降低加工成本降低加工成本高速切削可以加工难加工的材料高速切削可以加工难加工的材料 第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20234第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速

3、超高速切削磨削技术高速切削可以加工难加工的材料高速切削可以加工难加工的材料 高速切削可实现陶瓷、半导体硅等硬高速切削可实现陶瓷、半导体硅等硬脆材料的塑性去除加工以及镍基合金、钛合金、高温合金等韧性材料脆材料的塑性去除加工以及镍基合金、钛合金、高温合金等韧性材料的高表面完整性加工。的高表面完整性加工。高速切削技术已在航空航天、汽车、高速机车和模具等行业广泛应用，高速切削技术已在航空航天、汽车、高速机车和模具等行业广泛应用，已成为切削加工的主流。已成为切削加工的主流。目前国际上生产中的高速加工技术最新情况目前国际上生产中的高速加工技术最新情况是：粗精加工铝合金的切削速度为是：粗精加工铝合金的切削速

4、度为1000-4000m/min1000-4000m/min，最高为，最高为5000-5000-7500m/min7500m/min；加工镁合金为；加工镁合金为4500m/min4500m/min，最高可达，最高可达7500m/min7500m/min；铸铁件精；铸铁件精加工为加工为500-1500m/min500-1500m/min，最高达，最高达2200m/min2200m/min；钢件精加工可达；钢件精加工可达300-300-800m/min800m/min；淬硬钢件（；淬硬钢件（HRC45-65HRC45-65）的精加工可用到）的精加工可用到100-500m/min100-500m/m

5、in；模；模数为数为1.51.5的钢齿轮滚齿速度可达的钢齿轮滚齿速度可达300-600m/min300-600m/min，可锻铸铁螺纹，可锻铸铁螺纹（M141.5M141.5）的攻丝速度可达）的攻丝速度可达61m/min61m/min左右。左右。4/22/20235超高速切削加工技术超高速切削加工技术超高速切削的关键技术超高速切削的关键技术 超高速主轴单元超高速主轴单元高速进给系统高速进给系统高速切削刀具材料和刀具系统高速切削刀具材料和刀具系统第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20236超高速切削加工技术超高速切削加工技术第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高

6、速超高速切削磨削技术多数高速机床主轴采用内装式电机主轴（多数高速机床主轴采用内装式电机主轴（Build-in Build-in Motor SpindleMotor Spindle），简称），简称“电主轴电主轴”。电主轴采用无外。电主轴采用无外壳电机，将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的壳壳电机，将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变速完全通过交流变频控制实现，将变频电机和机床主轴速完全通过交流变频控制实现，将变频电机和机床主轴合二为一。由于它取消了从主电机到机床主轴之间的一合二为一。由于它取消

7、了从主电机到机床主轴之间的一切中间传动环节，把主传动链的长度缩短为零。我们称切中间传动环节，把主传动链的长度缩短为零。我们称这种新型的驱动与传动方式为这种新型的驱动与传动方式为“零传动零传动”。电主轴系统。电主轴系统主要包括高速主轴轴承、无外壳主轴电机及其控制模块、主要包括高速主轴轴承、无外壳主轴电机及其控制模块、润滑冷却系统、主轴刀柄接口等。润滑冷却系统、主轴刀柄接口等。4/22/20237超高速切削加工技术超高速切削加工技术第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术（1 1）电主轴系统取消了高精密齿轮等传动件，消除了）电主轴系统取消了高精密齿轮等传动件，消除了传动误差。传动

8、误差。（2 2）减小了主轴的振动和噪声，提高了主轴的回转精）减小了主轴的振动和噪声，提高了主轴的回转精度。度。（3 3）电主轴采用交流变频调速和矢量控制，具有输出）电主轴采用交流变频调速和矢量控制，具有输出功率大、调速范围宽和功率功率大、调速范围宽和功率-扭矩特性好的特点。扭矩特性好的特点。（4 4）电主轴机械结构简单，转动惯量小，快速响应性）电主轴机械结构简单，转动惯量小，快速响应性好，能实现很高的速度和加速度和定角度的快速准停。好，能实现很高的速度和加速度和定角度的快速准停。4/22/20238超高速磨削加工技术超高速磨削加工技术1.超高速磨削加工技术特点及应用超高速磨削加工技术特点及应用

9、超高速磨削技术的具体应用超高速磨削技术的具体应用 高效深切磨削高效深切磨削 快速点磨削快速点磨削 硬脆材料及难加硬脆材料及难加工材料超高速磨削工材料超高速磨削快速点磨削原理图快速点磨削原理图第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/20239超高速磨削加工技术超高速磨削加工技术 2.2.超高速磨削的关键技术超高速磨削的关键技术 超高速磨削砂轮技术超高速磨削砂轮技术 超高速磨床主轴及其轴承技术超高速磨床主轴及其轴承技术 高速超高速磨床高速超高速磨床 磨削液及其供给技术磨削液及其供给技术 砂轮、工件安装定位及安全防护砂轮、工件安装定位及安全防护技术技术 磨削状态检测及数控

10、技术磨削状态检测及数控技术第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术4/22/202310第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术u高速高效切削加工基本理论高速高效切削加工基本理论高速（超高速）高效（高性能、高效复合加工）切削加高速（超高速）高效（高性能、高效复合加工）切削加工时，刀具材料与工件材料相互作用过程中的刀具摩擦、工时，刀具材料与工件材料相互作用过程中的刀具摩擦、磨损和破损机理，预报刀具寿命、合理选择与使用刀具材磨损和破损机理，预报刀具寿命、合理选择与使用刀具材料和切削介质的科学理论；难加工材料的高速切削变形理料和切削介质的科学理论；难加工材料的高速

11、切削变形理论；与高速切削摩擦学研究相结合，热、力耦合不均匀强论；与高速切削摩擦学研究相结合，热、力耦合不均匀强应力场模型及其与刀具损坏和加工表面质量的关系；高速应力场模型及其与刀具损坏和加工表面质量的关系；高速切削系统动力学特性，高速切削加工的稳定区域，高速切削系统动力学特性，高速切削加工的稳定区域，高速切削加工系统的动力修改。切削加工系统的动力修改。高速高效切削加工技术研究热点高速高效切削加工技术研究热点4/22/202311第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术u高速切削加工工具系统的安全设计和制造高速切削加工工具系统的安全设计和制造刀具材料的刀具材料的“微观微观”、“

12、细观细观”和和“宏观宏观”的的“多尺度多尺度”关联模关联模型，研制高强度、高韧性、高硬度和高抗热震性能的刀具型，研制高强度、高韧性、高硬度和高抗热震性能的刀具材料；高速切削刀柄和刀具（包括复合加工刀具、微切材料；高速切削刀柄和刀具（包括复合加工刀具、微切削刀具）动态设计理论与制造技术；高速切削刀具、主轴削刀具）动态设计理论与制造技术；高速切削刀具、主轴动平衡技术安全性；高速切削机床防护罩材料和结构。动平衡技术安全性；高速切削机床防护罩材料和结构。4/22/202312第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术u高速高效切削、高速微切削加工工艺和高速高速高效切削、高速微切削加工工

13、艺和高速高效切削数据库高效切削数据库向机械制造业提供合理或优化的工艺及切削用量，高速向机械制造业提供合理或优化的工艺及切削用量，高速高效切削、高速微切削加工的模拟仿真技术。高效切削、高速微切削加工的模拟仿真技术。u高速高效切削加工的智能检测与监控传感器与高速高效切削加工的智能检测与监控传感器与仪器仪器开发高速高效切削加工过程的智能检测技术，刀具机械开发高速高效切削加工过程的智能检测技术，刀具机械性能的快速、可靠测量技术，尤其是超硬刀具、硬质合金性能的快速、可靠测量技术，尤其是超硬刀具、硬质合金刀具表面和次表面应力场、缺陷、微裂纹的检测，涂层质刀具表面和次表面应力场、缺陷、微裂纹的检测，涂层质量

14、、多层涂层、过渡层机械性能的可靠快速测量技术；利量、多层涂层、过渡层机械性能的可靠快速测量技术；利用涂层技术和微机电技术的切削加工过程物理量的测试与用涂层技术和微机电技术的切削加工过程物理量的测试与预报技术。预报技术。4/22/202313第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术u高速高效加工机床（装备）及关键零部件的设高速高效加工机床（装备）及关键零部件的设计理论与制造技术计理论与制造技术开发高速高刚度轴承和大功率高精度高速电主轴；电主轴开发高速高刚度轴承和大功率高精度高速电主轴；电主轴的热、机械特性及其耦合特性与动态特性及电主轴的动平的热、机械特性及其耦合特性与动态特性及

15、电主轴的动平衡、高加（减）速控制、高频变频控制、测试、润滑技术；衡、高加（减）速控制、高频变频控制、测试、润滑技术；开发大行程、大推力易控制的直线电机，研究直线电机的开发大行程、大推力易控制的直线电机，研究直线电机的端部效应与抑制技术，解决散热、隔磁、自锁和移动部件端部效应与抑制技术，解决散热、隔磁、自锁和移动部件轻量化技术；高速并联机床、高速微切削机床、多轴联动轻量化技术；高速并联机床、高速微切削机床、多轴联动机床，以及多功能复合加工机床的结构设计，及其热特性机床，以及多功能复合加工机床的结构设计，及其热特性与动态特性的研究。与动态特性的研究。4/22/202314第四章第四章 高速超高速切

16、削磨削技术高速超高速切削磨削技术u高速超高速磨削加工（超高速磨削、高效深切高速超高速磨削加工（超高速磨削、高效深切磨削、高速点磨削）基础理论及关键技术磨削、高速点磨削）基础理论及关键技术高速超高速磨削机理认识和探讨，表面创成及完整性控高速超高速磨削机理认识和探讨，表面创成及完整性控制，高效深磨和高速点磨削的核心关键技术及理论研究。制，高效深磨和高速点磨削的核心关键技术及理论研究。u高效率磨削加工基础理论及关键技术高效率磨削加工基础理论及关键技术强力高效磨削工艺及装备的关键实现技术和基础理论，石强力高效磨削工艺及装备的关键实现技术和基础理论，石材高效率低污染磨削加工技术及理论研究材高效率低污染磨

17、削加工技术及理论研究高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点4/22/202315第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高速切削磨削技术u硬脆材料磨削加工基础理论及关键技术研究硬脆材料磨削加工基础理论及关键技术研究复杂磨削应力状态下脆塑转变理论，硬脆材料磨削损伤复杂磨削应力状态下脆塑转变理论，硬脆材料磨削损伤力学、损伤评估及控制，硬脆材料大切深缓进给和高速超力学、损伤评估及控制，硬脆材料大切深缓进给和高速超高速磨削机理研究及实现。高速磨削机理研究及实现。u磨削过程的智能化检测和控制的基础理论与关键磨削过程的智能化检测和控制的基础理论与关键技术技术包括磨削过程

18、参数信息传感和多传感器信号融合技包括磨削过程参数信息传感和多传感器信号融合技术研究、磨削过程智能控制方法、理论与实现。术研究、磨削过程智能控制方法、理论与实现。u复杂曲面的自动化、高效率磨削加工基础理论与复杂曲面的自动化、高效率磨削加工基础理论与关键技术关键技术复杂曲面机器人磨削和数控磨削理论研究和技术实现，复复杂曲面机器人磨削和数控磨削理论研究和技术实现，复杂曲面自动高效率磨削加工工艺的基础理论和相关技术。杂曲面自动高效率磨削加工工艺的基础理论和相关技术。高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点4/22/202316第四章第四章 高速超高速切削磨削技术高速超高

19、速切削磨削技术u新型磨具制备和应用中的基础理论与关键技术新型磨具制备和应用中的基础理论与关键技术新型磨料与结合剂系统开发与组合技术，高速超高速高新型磨料与结合剂系统开发与组合技术，高速超高速高效率磨削用新型砂轮结构和制备工艺创新，超硬磨料磨具效率磨削用新型砂轮结构和制备工艺创新，超硬磨料磨具修整及加工性能的定量评价技术及体系。关键是要强调学修整及加工性能的定量评价技术及体系。关键是要强调学科交叉和新型磨具设计的定量化和科学。科交叉和新型磨具设计的定量化和科学。u无环境污染或低环境污染的绿色磨削加工新原理、无环境污染或低环境污染的绿色磨削加工新原理、新方法、新工艺的探索新方法、新工艺的探索高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点4/22/202317本章结束，谢谢配合！本章结束，谢谢配合！4/22/202318