高速切削加工及相关技术

梦幻之旅

　　张兵1，包磊2
7 F/ a$ @, n# s9 P( P, f% a　　(1. 兰州炼油化工总厂，甘肃 兰州 730060;
2.兰州炼油化工设备维修公司，甘肃 兰州 730060)
# B) V6 x7 q0 J- ^% {$ g　　摘 要：介绍高速切削的概念及特点，并着重介绍高速切削机床的高速电主轴单元的工作原理和基本结构，同时简要讨论高速电主轴的轴承，最后综述其现状及发展前景。
# F0 A# I( j' V( n　　关键词：高速;电主轴;轴承
7 J% p. J* g1 e( W2 v( Z& S' s　　中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1007-4414(2004)05-0026-01
8 M1 W7 r5 G; v" V' S# K+ t6 W　　高速与超高速切削是一种先进制造技术，是21世纪切削加工领域重大的技术性课题之一，具有广阔的应用前景。
　　1 高速、超高速切削的概念及应用领域
　　高速切削是指在比常规切削速度高出很多的速度下进行的切削加工，因此有时也称为超高速切削[1]。
0 H4 R. _  v: ]7 \　　高速切削的概念是由德国切削物理学家萨洛蒙博士在进行了一系列超高速模拟实验后提出的。1931年他发表了著名的超高速切削理论，该理论指出，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值Vε,与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行。但是当切削速度再增大，超过这个速度范围以后，切削温度反而会下降。同时，切削力也会大幅度下降。也就是说，在具有一定速度的高速区进行切削加工，会有比较低的切削温度和比较小的切削力，不仅有可能用现有的刀具进行超高速切削，从而大幅度地减少切削时间，提高机床的生产率，而且还将给切削过程带来一系列的优良特性。高速与超高速切削目前正作为一种新的切削加工理念，应用到许多重要的生产和科研领域之中。比如飞机上的零件通常采用在整体上“掏空”加工以形成多筋薄壁构件，其金属切除量相当大，正是高速切削的用武之地。且生产效率大大提高，生产周期也大大缩短。其它诸如能源工业、军事工业、电子工业、汽车工业等等，都大量地应用了高速切削技术和高速切削机床。由于机床是实现高速与超高速切削必不可少的设备和关键因素，所以高速与超高速切削也对机床提出了更高的要求。首先主轴要具备高转速、大功率和大扭矩;其次，进给速度也要相应提高，适应主轴的高转速;还有，进给系统的高速性也是评价高速机床性能的重要指标之一。要求具有大的加速度和很高的定位精度，这样才能使切削平稳，并且能够维持高速加工刀具的正常工作。

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