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超高速加工技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
（作者未知） 2012/3/15
超高速加工技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
機械制造業(yè)指從事各種動力機械、起重運輸機械、農(nóng)業(yè)機械、冶金礦山機械、化工機械、紡織機械、機床、工具、儀器、儀表及其他機械設備等生產(chǎn)的行業(yè)。機械制造業(yè)為整個國民經(jīng)濟提供技術裝備,其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標志之一。制造業(yè)的發(fā)展帶來了加工技術的革新，同時加工技術的進步也推動制造業(yè)的發(fā)展，兩者之間相輔相成�，F(xiàn)在隨著工業(yè)技術的進一步發(fā)展，超高速切削加工技術已成為切削加工的主流，日益廣泛地被應用于模具、航空、高速機車和汽車工業(yè)等領域，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。
超高速加工技術是指采用超硬材料的刃具，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術。高速加工技術主要包括高速切削與磨削機理研究、高速主軸單元制造技術、高速進給單元制造技術、高速加工用刀具與磨具制造技術、高速加工在線自動檢測與控制技術等。
高速與超高速加工的速度比常規(guī)加工速度高出一個數(shù)量級，在切削原理上是對傳統(tǒng)切削認識的突破。由于切削機理的革新，使高速加工產(chǎn)生許多自身的優(yōu)勢：1、切削力低；2、熱變形��；3、材料切除率高；4、精度高；5、加工效率高；6、工藝系統(tǒng)振動減��；7、減少工序；8、良好的技術經(jīng)濟效益。
工業(yè)發(fā)達國家對超高速加工的研究起步早，水平高。在此項技術中，處于領先地位的國家主要有德國、日本、美國、意大利等。在高速及超高速加工技術中，超硬材料工具是實現(xiàn)高速及超高速加工的前提和先決條件，高速及超高速切削、磨削技術是現(xiàn)代高速加工的工藝方法，而高速數(shù)控機床和加工中心則是實現(xiàn)高速加工的關鍵設備。在超高速切削技術方面，1976年美國的Vought公司研制了一臺超高速銑床，最高轉(zhuǎn)速達到了20000rpm。特別引人注目的是，聯(lián)邦德國Darmstadt工業(yè)大學生產(chǎn)工程與機床研究所（PTW）從1978年開始系統(tǒng)地進行超高速切削機理研究，對各種金屬和非金屬材料進行高速切削試驗，聯(lián)邦德國組織了幾十家企業(yè)并提供了2000多萬馬克支持該項研究工作，自八十年代中后期以來，商品化的超高速切削機床不斷出現(xiàn)，超高速機床從單一的超高速銑床發(fā)展成為超高速車銑床、鉆銑床乃至各種高速加工中心等。瑞士、英國、日本也相繼推出自己的超高速機床。日本日立精機的HG400III型加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速達36000~40000r/min，工作臺快速移動速度為36~40m/min。采用直線電機的美國Ingersoll公司的HVM800型高速加工中心進給移動速度為60m/min。
在高速和超高速磨削技術方面，人們開發(fā)了高速、超高速磨削、深切緩進給磨削、深切快進給磨削（即HEDG）、多片砂輪和多砂輪架磨削等許多高速高效率磨削，德國Guehring Automation公司1983年制造出了當時世界第一臺最具威力的60kw強力CBN砂輪磨床，Vs達到140~160m/s。德國Bosch公司應用CBN砂輪高速磨削加工齒輪齒形，采用電鍍CBN砂輪超高速磨削代替原須經(jīng)滾齒及剃齒加工的工藝，加工16MnCr5材料的齒輪齒形，Vs＝155m/s，其Q’達到811mm3/mm.s，德國Kapp公司應用高速深磨加工泵類零件深槽，工件材料為100Cr6軸承鋼，采用電鍍CBN砂輪，Vs達到300m/s，其Q`＝140mm3/mm.s，磨削加工中，可將淬火后的葉片泵轉(zhuǎn)子10個一次裝夾，一次磨出轉(zhuǎn)子槽，磨削時工件進給速度為1.2m/min，平均每個轉(zhuǎn)子加工工時只需10秒鐘，槽寬精度可保證在2μm，一個砂輪可加工1300個工件。
在我國航天、航空、汽輪機、模具…等行業(yè)，程度不同地應用了高速加工技術，其間的差距在于國家對該行業(yè)投入資金、引進…等政策的支持多與少，以及企業(yè)家們對高速加工系統(tǒng)技術認識的深與淺。相對于轎車制造業(yè)而言，這類機械制造行業(yè)基本上是屬于工藝離散型制造業(yè)。其高速加工技術主要表征在對高速數(shù)控機床與刀具技術的應用上。目前已引進的加工中心、數(shù)控鏜銑床主軸轉(zhuǎn)速一般≤8000r.p.m，快進速度≤40m/min。對高Si-Al鑄鋁、鍛鋁合金體，高強度鑄鐵及結(jié)構(gòu)鋼件，多采用超細硬質(zhì)合金、TiCN及TiAlN（進口）涂層硬質(zhì)合金刀具材料和標準結(jié)構(gòu)各類刀具加工。超硬刀具材料及專用結(jié)構(gòu)刀具應用還較少，加之機床主軸轉(zhuǎn)速偏低，一般不能進入高速切削領域。在十一五計劃中提到，我國超高速加工到2005年基本實現(xiàn)工業(yè)應用，主軸最高轉(zhuǎn)速達15000r/min，進給速度達40~60m/min，砂輪磨削速度達100~150m/s；超精密加工基本實現(xiàn)亞微米級加工，加強納米級加工技術應用研究，達到國際九十年代初期水平。由此可見，我國高速于超高速加工技術總體水平同國外尚有較大差距。但是在21世紀這個科學技術高速發(fā)展的年代，不斷進步的計（未完，下一頁）
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