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发表于 2006-12-2 16:06:53
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来自： 中国广西玉林
高速加工技术的应用 S, k" r( g# D0 {* s3 F6 |
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航空航天工业
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0 o2 h3 }1 P) K- n! O* w减轻重量对于航空航天器有着极其重要的意义。在飞机工业中，主要采取两个措施来减轻零部件的重量：即零部件尽量采用铝合金、铝钛合金或纤维增强塑料等轻质材料制造；把过去由几十个、甚至几百个零件通过铆接或焊接起来的组合构件，合并成一个带有大量薄壁和细筋的复杂零件，用“整体制造法”制造。即从一个实心的整体毛坯中，切除和淘空85%以上的多余材料加工而成。由于切削余量很大，如果采用普通方法加工，则切削工时长，生产效率低，不能满足飞机产品更新换代的要求。采用“整体制造法”有三个优点：用高速加工来加工这类带有大量薄壁、细筋的复杂轻合金构件，其材料切除率高达100～180cm3/min，为常规加工的3倍以上，大大压缩了切削工时；飞机上的零件数量可减少40%以上，省去了原来组合构件的装配和铆焊工序，节省了大量的装配、调校工时和制造工模夹具的时间，减少了占用的生产面积，减轻了飞机部件的重量，扩大了柔性生产的能力，减少了部件之间的结合面，提高了飞机飞行的安全性。
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如加工一全长为3.35m、有的部位壁厚不到1mm的大型薄壁飞机构件，该构件以往由500多个零件组装而成，以前加工这个组合构件的生产周期为3个月。现用一块整体毛坯，通过高速加工来制造这个零件，其生产周期不足两周，生产效率提高6倍以上。
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4 x5 U" B9 j2 j航空和动力部门大量采用镍基合金(如Incomel718)和钛合金(TiAl6V4)来制造飞机和发动机零件。这些材料强度大、硬度高、耐冲击、加工中易硬化、切削温度高、刀具磨损严重，是一类难加工材料，过去一般采用很低的切削用量。如采用高速切削，则切削速度可提高到100～1000m/min，为常规切削速度的10倍左右，不但大幅度提高了生产效率，而且还有效地减少了刀具磨损，提高了零件的表面加工质量。2 j/ _ \6 r( h* H( X
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汽车、摩托车工业& K: V8 H+ [- Y* V
8 C2 P& b( W4 Z近10年来，新建的汽车、摩托车生产线多半采用由多台加工中心和数控机床组成的柔性生产线，它能适应产品不断更新的要求，但由于是单轴顺序加工，生产效率没有多轴、多面、并行加工的组合机床自动线高。高速加工技术就是采用高速加工中心和其它高速数控机床组成高速柔性生产线。这种生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率。从而打破了汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。
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$ R6 q) R" R( q, o" F如美国Ford汽车公司和Ingersoll机床公司合作，寻求能兼顾柔性和效率的汽车生产线方案。经过多年的努力，研制成HVM800型卧式加工中心，同时采用高速电主轴和直线电机，主轴最高转速为24000r/min，工作台最大进给达76.2m/min，即不到1秒钟工作台可行程1m，瞬间完成一个工作行程。用这种高速加工中心组成的柔性生产线加工汽车发动机零件，其生产率与组合机床自动线相当，但建线投入要减少40%。换产的准备时间也快得多，主要工作是编制软件，而不是大量制造工夹具，现已成为一条名符其实的敏捷制造生产线。我国汽车工业近年来也开始用高速加工中心组成柔性生产线取代组合机床刚性自动线。
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模具工业6 J' j8 R& j: u% H
& w4 f' U z( a) S+ x! W: V1 u大多数模具都是由高硬度、耐磨性能好的合金材料(经热处理)制造，加工难度很大。以往广泛采用电火花(EDM)加工成形，然而这是一种靠放电烧蚀的微切削加工方式，生产效率极低。
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5 \8 c) @8 b& }& a7 r' Q用高速铣削代替电加工是加快模具开发速度、提高模具制造质量的一个新方法。用高速铣削加工模具，不仅可用高转速，大进给，而且粗、精加工一次完成，大大提高了生产效率。采用高速切削加工淬硬钢模具，硬度60HRC以上，表面粗糙度Ra0.6μm，达到了磨削加工的水平，效率比电加工高数倍，不仅节省了大量的修光时间，还可代替绝大部分的电加工工序。
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+ }9 N+ t4 j+ @模具型腔通常采用小直径球头立铣刀进行高速硬铣削，要求机床的最高主轴转速高达20000～40000r/min，但进给速度要求不是太高，一般采用进给速度30m/min，为防止加工时发生颤振，机床必须具有足够的刚度。除此而外，高速加工还可用于快速成形、光学精密零件和仪器仪表的高速加工。
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6 ]. y; x+ [5 S1 P# o高速加工技术的发展趋势& x3 i, d: A4 M, i+ ]
) E: F; i% Q% A4 a0 e+ _; H0 D作为面向21世纪的一项先进制造技术——高速加工，将继续克服当前存在的某些技术障碍，在以下几个方面将会得到更快的发展。
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①扩大材料加工范围:从铝合金加工扩大到钢材的高速加工，解决钢件高速加工存在的技术难点。
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②用干式切削替代湿式切削。解决高速加工使用大量冷却液造成对自然环境的污染问题，进一步研究开发适用于干式切削的新型刀具材料，研究开发干式切削加工中心。8 u6 g& M0 h$ }$ D+ ]. O6 `
3 r2 B+ y7 H+ |( n③进一步改善高速机床的驱动和控制技术，开发快速的CAD/CAM系统和实用的编程软件，以满足实际生产的需要。
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* ]8 l- J* h4 V' T& k④研究高速机床的安全防护和远程监控技术。确保高速加工的生产安全。! d; }) S6 j( |( H _: X$ I$ @
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⑤改善研究和试验条件，继续深入开发高速切削机理的理论研究、仿真研究和虚拟研究，进一步弄清高速切削过程的物理本质和变化规律，建立高速切削数据库，指导用户正确使用已有高速机床，充分发挥高速加工中心的效能。 |
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发表于 2006-12-2 16:05:58