高速加工技术已经广泛应用于航空航天、汽车船舶和模具制造等方面,大幅提高了加工效率和精度,但也存在刀具磨损快、主轴转速有待提升以及安全防护、冷却润滑等方面的诸多问题。近几年,我国也引进了很多国际先进数控切削机床,但在技术应用以及关键设备零部件方面还和国外存在很大差距,软硬件都跟不上,为此《国家中长期科学和技术发展规划纲要》已经把高档数控机床与基础制造技术列入国家十六个重大科技发展专项中,加强高速切削技术的研究就是其中比较紧迫的任务之一。
高速加工技术将向以下方面发展:
(1)关键技术进一步发展 主轴技术是制约高速切削机床切削速度的关键环节,主轴关键部件包括轴承、驱动器、装夹系统、攻防系统以及控制系统等。早期主轴功率和转速的性能不能同时得到满足,提高主轴转速将相应降低功率,提高功率转速难以保证,目前技术有所发展,出现了转速为30000r/min、功率高达80kW的电主轴。主轴轴承也是制约主轴性能的关键零部件,目前大多数电主轴采用滚子轴承,研发出的内外圈采用新材料以及高效润滑脂的陶瓷滚子混合轴承,DN值可达到2600m/min;利用油气润滑,DN值可达到3000m/min。
(2)加工精度和质量进一步提高 高速切削加工技术在薄壁、微小零件加工方面有技术优势,可避免薄壁件的加工变形。通过主轴高速旋转,可对微小零件的局部特征进行加工,提高了加工效率和质量,降低了加工成本。由于高速切削采用高强度、高硬度的切削刀具,可直接加工淬硬钢,省去了人工修磨、抛光等后续工艺过程,最终加工效果好,其加工质量必将进一步提高,达到一次加工成形。(www.daowen.com)
(3)加工成本进一步降低 随着高速切削加工技术日渐成熟,部分设备国产化,某些关键技术也已掌握,机床使用成本将大大下降,而且随着工艺技术的进步,高速切削加工将进一步提高加工效率,减少时间,必将降低加工成本。刀具材料的发展、刀具减摩设计技术及切削工艺优化等技术手段也必将减少刀具磨损带来的问题,降低加工成本,同时也便于高速切削加工技术的广泛推广和工程化应用。
(4)高性能切削加工技术进一步发展 高性能切削加工技术是以提高材料去除量为目标,可以根据加工对象的不同,将传统切削加工技术升级改造,在保证加工质量前提下,使用高速切削加工达到最高的加工效率和最低的加工成本。高性能切削加工在粗加工阶段以高材料去除率为特征,精加工阶段以高质量为主要特征,综合了高速切削和高效切削的优点,必将获得更大范围的应用,一定程度上可以解决难加工材料的切削加工问题。
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