Состояние технологии высокоскоростной резки и существующие проблемы

Резка является одним из наиболее широко используемых методов обработки для механической обработки, и высокая скорость является ее важным направлением развития, включая высокоскоростную мягкую резку, высокоскоростную жесткую резку, высокоскоростную сухую резку и крупномасштабную резку. Высокоскоростная резка может значительно повысить эффективность производства и скорость резания материала за единицу времени, улучшить качество обрабатываемой поверхности и снизить затраты на обработку.

　　1. Концепция высокоскоростной резки и технология высокоскоростной резки

Высокоскоростная резка-это относительное понятие, и нет единого мнения о том, как ее определить. А поскольку разные методы обработки и разные заготовки имеют разные диапазоны высокоскоростной резки, трудно дать точное определение диапазона скоростей высокоскоростной резки.

Высокоскоростная технология резки-это конструкция и материалы станков, технология проектирования и производства станков, высокоскоростная система шпинделя, система быстрой подачи, высокопроизводительная система управления с ЧПУ, высокопроизводительная система зажима для ножей, высокопроизводительные инструментальные материалы и технологии проектирования и изготовления инструментов, высокоэффективные высокоточные измерительные и испытательные технологии, высокоскоростной механизм резки, многие связанные аппаратные и программные технологии, такие как высокоскоростные процессы резки, интегрированы на основе полного развития. Таким образом, высокоскоростная резка-это сложный системный проект, который включает в себя станки, инструменты, заготовки, параметры процесса обработки и механизм резки.

2. Состояние зарубежного развития высокоскоростных технологий резки

От Германии Carl. J. Д-р Саломон предложил концепцию высокоскоростной резки, и с тех пор, как в том же году он подал заявку на патент, разработка технологии высокоскоростной резки прошла этап теоретического исследования высокоскоростной резки, этап исследования высокоскоростной резки, этап предварительного применения высокоскоростной резки и этап более высокой скорости резки. Четыре этапа, теперь были продвинуты и применены в производстве. Особенно 20С 1980-х годов различные промышленно развитые страны инвестировали много людских и финансовых ресурсов в исследования и разработки высокоскоростных технологий резки и связанных с ними технологий, которые быстро развивались.

В последние годы быстрое развитие высокоскоростных обрабатывающих станков в зарубежных странах: Соединенные Штаты, Франция, Германия, Япония, Швейцария, Великобритания, Канада, Италия и другие страны успешно разработали свои собственные высокоскоростные режущие станки. Высокоскоростной шпиндель является наиболее важной ключевой технологией технологии высокоскоростной резки. Обычно используются компоненты электрического шпинделя, интегрированные в шпиндель и двигатель, для достижения прямой передачи без промежуточных звеньев. Для поддержки шпинделя обычно используются керамические подшипники, подшипники статического давления, подшипники динамического давления, воздушные подшипники и масло 0 Воздушная смазка, распылительная смазка и другие технологии. Есть также магнитные подшипники. Система подачи начала использовать линейный двигатель или малогабаритный высококачественный шариковый винт или многогранный винт большой направляющей, чтобы обеспечить более высокую скорость подачи и лучшие характеристики ускорения и замедления. Максимальное ускорение может достигать 2~ 10 г. Система управления с ЧПУ использует многоэлементные 32-разрядные или 64-разрядные процессоры для удовлетворения требований высокоскоростной обработки резания для быстрой обработки данных системы, а также использует прямую связь и большое количество функций обработки переднего программного сегмента для обеспечения точности интерполяции во время высокоскоростной обработки. Мощная система охлаждения высокого давления используется для решения проблемы чрезвычайно горячей стружки. Регулируемая циркуляционная вода (или другие среды) используется для охлаждения главного двигателя, подшипника главного вала, линейного двигателя, гидравлического бака, электрического шкафа, а некоторые даже охлаждают основные компоненты, такие как шпиндели, балки и кровати. Принять более полные меры безопасности для обеспечения безопасности операторов станков и персонала на месте вокруг станков, чтобы избежать повреждения станков, инструментов, заготовок и связанных с ними средств, выявлять и избегать условий работы, которые могут привести к крупным авариям, а также обеспечивать выход и качество продукции.

Изучение влияния характеристик материала заготовки на методы обработки, некоторые труднообрабатываемые материалы, такие как сплавы на основе никеля, титановые сплавы и пластмассы, армированные волокном, становятся легко резать в высокоскоростных условиях. Кроме того, оптимальная скорость резания различных материалов также различна. Материал заготовки по-прежнему является важной основой для выбора инструмента и параметров обработки. Как правило, при высокоскоростной обработке следует использовать высокую скорость, малую и среднюю глубину резания, быструю перемотку и несколько тактов, но в высокоскоростной обработке. Выбор параметров процесса, В настоящее время нет международной базы данных, ориентированной на производство.

Исследование механизма высокоскоростной резания в основном включает в себя механизм формования стружки, усилия резания, закон изменения тепла резания и механизм износа инструмента в процессе высокоскоростной резания на эффективность обработки, точность обработки и целостность поверхности обработки. В настоящее время исследование механизма высокоскоростной резки алюминиевых сплавов сделало более зрелые выводы и использовалось для руководства практикой высокоскоростного резки алюминиевых сплавов. Тем не менее, исследование механизма высокоскоростной резки черных металлов и труднообрабатываемых материалов все еще находится на стадии исследования, и его спецификации процесса высокоскоростной резки все еще очень несовершенны. Кроме того, высокоскоростная резка вошла в применение петель и проволоки, и ее механизм постоянно изучается. В настоящее время необходимо провести более углубленное исследование и обсуждение изменения силы резания, температуры резания, износа инструмента и срока службы инструмента, качества поверхности обработки и точности обработки при высокоскоростной резании.

3. Высокоскоростная технология резки

Исследования и применение высокоскоростной резки в Китае начались поздно, но в 1990-х годахЭто привлекло широкое внимание с тех пор. В настоящее время в стране насчитывается более 3 миллионов станков, большинство из которых являются станками общего назначения. Станки с ЧПУ составляют около 10%, включая экономичные. На долю импортных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров приходится большая доля. Сейчас 10000 в Китае ~ Вертикальный обрабатывающий центр 15000r/min и горизонтальный обрабатывающий центр 18000r/min были успешно разработаны и выпущены. Максимальная скорость производства высокоскоростного цифрового фрезерного станка достигла 40000r/min,3500 ~ Токарный станок с ЧПУ и токарный центр 4000r/min выпускаются партиями, а токарный станок с ЧПУ 8000r/min также доступен. Высококачественная система ЧПУ и открытая система ЧПУ высокоскоростных станков находятся в стадии углубленного изучения, но в настоящее время в основном зависит от импорта. В настоящее время Китай постепенно начинает продвигать применение высокоскоростных технологий резания, в основном в аэрокосмической, пресс-форм и автомобильной промышленности, больше алюминиевых сплавов и чугуна, но используемые инструменты в основном импортируются.

Отечественные инструментальные материалы по-прежнему в основном представляют собой быстрорежущую сталь, твердосплавные инструменты, передовые инструментальные материалы (такие как карбид с покрытием, металлокерамика, керамические инструменты, CBNИ инструменты PCD и т. Д.) Хотя есть определенная основа, сфера применения недостаточно широка. В целом, скорость резания, как правило, низкая, а уровень резания и эффективность обработки низкие. Теоретические исследования в области высокоскоростной резки начались поздно. С 1980-х годов в Китае были проведены систематические исследования по формированию стружки, температуре резания, силе резания, износу и повреждению инструмента, сроку службы инструмента и качеству обрабатываемой поверхности во время высокоскоростной жесткой резки керамических инструментов. И получил больше применений в производстве. С 1990-х годов были проведены определенные исследования и обсуждение силы резания, температуры резания, износа и повреждения инструмента, а также срока службы инструмента высокоскоростного резания алюминиевого сплава, стали, чугуна, высокотемпературных сплавов, титановых сплавов и т. Д. Исследования. Существует больше исследований технологии мониторинга процесса резки, но меньше используется в производстве.

Высокоскоростная резка все еще находится в стадии дальнейшего развития. Ожидается, что скорость резания фрезерного алюминия может достигать 10000 м/мин, а обработка чугуна может достигать 5000 м/минОбработка обычной стали также достигнет 2500 м/мин, скорость резки сверления алюминия может достигать 30000r/мин, обработка чугуна достигает 20000r/мин, обработка обычной стали достигает 10000r/мин.

　　4. Проблемы и перспективы развития высокоскоростной резки

Высокоскоростная резка является одним из основных направлений развития резания. В дополнение к развитию базовых технологий, таких как технология ЧПУ, микроэлектронная технология, новые материалы и новые компоненты, он также имеет ряд технических проблем, которые необходимо срочно преодолеть, таких как серьезный износ инструмента, проблема повреждения при резке высокоскоростного режущего инструмента, высокоскоростные режущие инструменты являются дорогостоящими, фрезерные, расточительные и другие вращательные инструменты и шпинделы требуют динамического баланса, зажим инструмента должен быть безопасным, система шпинделя дорогая и имеет короткий срок службы, а высокоскоростные обрабатывающие станки и их системы управления являются дорогостоящими, что делает высокоскоростную резку Одноразовые инвестиции большие, эти проблемы ограничивают дальнейшее продвижение и применение высокоскоростной резки. Тенденции развития высокоскоростного резания и будущие направления исследований обобщены следующим образом:(1) разработка и разработка нового поколения высокоскоростных мощных станков;(2)Исследование динамических характеристик и стабильности высокоскоростного резания;(3) углубленное исследование механизма высокоскоростного резания;(4) разработка нового поколения инструментальных материалов с хорошей термостойкостью, хорошей износостойкостью и длительным сроком службы и пригодными для высокоскоростного резания. Исследование структуры инструмента;(5) дальнейшее расширение высокоскоростных режущих материалов заготовок и их области высокоскоростного процесса резания;(6) разработка технологии мониторинга, подходящей для состояния высокоскоростной резания;(7) создание высокоскоростной базы данных резания и разработка технологии программирования, подходящей для высокоскоростной резания, для дальнейшего продвижения технологии высокоскоростной резания;(8) на основе высокоскоростного процесса резания, разработать и продвигать технологию сухого (квази-сухого) зеленого производства;

　　5, заключительные слова

Развитие передовых производственных технологий, оживление обрабатывающей промышленности Китая и решение задач нового столетия являются основой для создания сильной индустриальной страны. Высокоскоростная технология резки-это передовая технология производства, которая имеет широкие перспективы применения. Содействие применению высокоскоростных технологий резки может не только значительно повысить эффективность и качество механической обработки, снизить затраты, но и способствовать развитию ряда высокотехнологичных отраслей. Усиление фундаментальных исследований в области технологии высокоскоростной резки, создание базы данных высокоскоростной резки, стандарты технологии безопасности высокоскоростной резки, улучшение возможностей разработки и инноваций в станкостроении и инструментальной промышленности, а также ускорение исследований, разработок и индустриализации систем высокоскоростных режущих инструментов и систем высокоскоростных режущих станков являются неотложными задачами.