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1、2023/10/20,1,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、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、加工精度和加工质量的先进加工技术。,超高速加工的定义,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,2,超高速切削加工技术,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,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,3,超高速切削加工技术,不同工件材料的切削速度范围,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,4,超高速切削加工技术,超高速切削的优越性,切削力低热变形小材料去除率高加工精度高降
2、低加工成本高速切削可以加工难加工的材料,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,5,第四章 高速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，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是：粗精加工铝合金的切削速度为1000-4000m/min，最高为5000-7500m/min；加工镁合金为4500m/min，最高可达7500m/min；铸铁件精加工为500-1500m/min，最高达2
3、200m/min；钢件精加工可达300-800m/min；淬硬钢件（HRC45-65）的精加工可用到100-500m/min；模数为1.5的钢齿轮滚齿速度可达300-600m/min，可锻铸铁螺纹（M141.5）的攻丝速度可达61m/min左右。,2023/10/20,6,超高速切削加工技术,超高速切削的关键技术,超高速主轴单元高速进给系统高速切削刀具材料和刀具系统,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,7,超高速切削加工技术,第四章 高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（Build-in Motor Spindle），简称“电主轴”。电主轴采用无外壳电机
4、，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“零传动”。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、润滑冷却系统、主轴刀柄接口等。,2023/10/20,8,超高速切削加工技术,第四章 高速超高速切削磨削技术,（1）电主轴系统取消了高精密齿轮等传动件，消除了传动误差。（2）减小了主轴的振动和噪声，提高了主轴的回转精度。（3）电主轴采用交流变频调速和矢量控制，具有输出
5、功率大、调速范围宽和功率-扭矩特性好的特点。（4）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。,2023/10/20,9,超高速磨削加工技术,1.超高速磨削加工技术特点及应用,超高速磨削技术的具体应用,高效深切磨削快速点磨削硬脆材料及难加工材料超高速磨削,快速点磨削原理图,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/10/20,10,超高速磨削加工技术,2.超高速磨削的关键技术,超高速磨削砂轮技术超高速磨床主轴及其轴承技术高速超高速磨床磨削液及其供给技术砂轮、工件安装定位及安全防护技术磨削状态检测及数控技术,第四章 高速超高速切削磨削技术,2023/
6、10/20,11,第四章 高速超高速切削磨削技术,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料和切削介质的科学理论；难加工材料的高速切削变形理论；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，高速切削加工系统的动力修改。,高速高效切削加工技术研究热点,2023/10/20,12,第四章 高速超高速切削磨削技术,高速切削加工工具系统的安全设计和制造刀具材料的“微观”、“细观”
7、和“宏观”的“多尺度”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、主轴动平衡技术安全性；高速切削机床防护罩材料和结构。,2023/10/20,13,第四章 高速超高速切削磨削技术,高速高效切削、高速微切削加工工艺和高速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，高速高效切削、高速微切削加工的模拟仿真技术。高速高效切削加工的智能检测与监控传感器与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
8、裂纹的检测，涂层质量、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预报技术。,2023/10/20,14,第四章 高速超高速切削磨削技术,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、多轴联动机床，以及多功能复合加工机床的结构设计，及其热特性与
9、动态特性的研究。,2023/10/20,15,第四章 高速超高速切削磨削技术,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。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，石材高效率低污染磨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,2023/10/20,16,第四章 高速超高速切削磨削技术,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，硬脆材料磨削损伤力学、损伤评估及控制，硬脆材料大切深缓进给和
10、高速超高速磨削机理研究及实现。磨削过程的智能化检测和控制的基础理论与关键技术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。复杂曲面的自动化、高效率磨削加工基础理论与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,2023/10/20,17,第四章 高速超高速切削磨削技术,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。关键是要强调学科交叉和新型磨具设计的定量化和科学。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,高速超高速磨削加工工艺与装备研究热点,2023/10/20,18,本章结束，谢谢配合！,
