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由于刀片材料与涂层技术的发展
发布时间:2009年11月24日 浏览次数:

由于刀片材料与涂层技术的发展,可承受的切削速度不断提高,对钢来说切削速度可达250m/min,甚至达到350m/min;对铝及铝合金的切削速度可达1,200m/min,甚至1,800m/min(见表1)。机床的主轴转速也在不断提高,由4,000r/min提高到6,000r/min、8,000r/min,特别是近年来主轴的开发,主轴转速可达24,000r/min或更高,这样,对实现高速及超高速切削成为可能。

在主轴设计方面,主轴转速与DN值(主轴轴径X转速),一般可达500,000~1,500,000左右,以ISO30、ISO40及ISO50的主轴为例,目前可达到的水平见表2。


 表2
 DN值  主轴轴径d
mm  主轴轴孔ISO  最高转速n
r/min
 
500,000  45  30  11,111
 
1,000,000  22,222
 
*l,500,000  33,333
 
500,000  60  40  8,333
 
1,000,000  16,667
 
*l,500,000  25,000
 
500,000  80  50  6,250
 
*l,000,000  12,500
 
 
注:带* 者为该规格的极限转速
 


高转速每齿较小进给从而达到较大的金属切削量,比低转速每齿大进给的生产效率高70%~100%,而且由于切削扭矩的减少,大大降低工件的切削变形。对机床来说是向着高速化和轻型化发展,这是目前金属切削的一个重要的发展趋势,一般转速超过 8,000r/min被认为是高速主轴。

由于主轴转速不断提高,对刀柄与刀具系统的平衡问题变得越来越重要,未经过平衡的刀柄与刀具系统转速越高离心力越大。以50号刀柄为例,不对称性一般为250gmm,如果在15,000r/min的速度下旋转,将产生635N的径向力,即使经过精细的动平衡到1gmm,在15,000r/min速度下旋转,仍会产生2N的径向力。这种径向力达到一定程度时将使刀具系统产生振动,其结果是:被加工表面质量下降,刀具寿命缩短,甚至影响到主轴轴承的加速磨损,严重者将会使刀具和主轴损坏。

2.不平衡的定义


不平衡是一个旋转体的质量轴线(惯量轴线)与实际的旋转轴线不重合。其单位为不平衡的质量与该质量中心至实际旋转轴线的距离的乘积,以gmm计量。不平衡有3种表现形式。


静力不平衡(单平面) 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合,但平行于旋转轴线,因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的(图1)。

偶力不平衡 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合

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