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由于刀片材料與涂層技術的發展
發布時間:2009年11月24日 瀏覽次數:

由于刀片材料與涂層技術的發展,可承受的切削速度不斷提高,對鋼來說切削速度可達250m/min,甚至達到350m/min;對鋁及鋁合金的切削速度可達1,200m/min,甚至1,800m/min(見表1)。機床的主軸轉速也在不斷提高,由4,000r/min提高到6,000r/min、8,000r/min,特別是近年來主軸的開發,主軸轉速可達24,000r/min或更高,這樣,對實現高速及超高速切削成為可能。

在主軸設計方面,主軸轉速與DN值(主軸軸徑X轉速),一般可達500,000~1,500,000左右,以ISO30、ISO40及ISO50的主軸為例,目前可達到的水平見表2。


 表2
 DN值  主軸軸徑d
mm  主軸軸孔ISO  最高轉速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:帶* 者為該規格的極限轉速
 


高轉速每齒較小進給從而達到較大的金屬切削量,比低轉速每齒大進給的生產效率高70%~100%,而且由于切削扭矩的減少,大大降低工件的切削變形。對機床來說是向著高速化和輕型化發展,這是目前金屬切削的一個重要的發展趨勢,一般轉速超過 8,000r/min被認為是高速主軸。

由于主軸轉速不斷提高,對刀柄與刀具系統的平衡問題變得越來越重要,未經過平衡的刀柄與刀具系統轉速越高離心力越大。以50號刀柄為例,不對稱性一般為250gmm,如果在15,000r/min的速度下旋轉,將產生635N的徑向力,即使經過精細的動平衡到1gmm,在15,000r/min速度下旋轉,仍會產生2N的徑向力。這種徑向力達到一定程度時將使刀具系統產生振動,其結果是:被加工表面質量下降,刀具壽命縮短,甚至影響到主軸軸承的加速磨損,嚴重者將會使刀具和主軸損壞。

2.不平衡的定義


不平衡是一個旋轉體的質量軸線(慣量軸線)與實際的旋轉軸線不重合。其單位為不平衡的質量與該質量中心至實際旋轉軸線的距離的乘積,以gmm計量。不平衡有3種表現形式。


靜力不平衡(單平面) 表現在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合,但平行于旋轉軸線,因此不平衡將發生在單平面上。不平衡所產生的離心力作用于兩端支承上是相等的、同向的(圖1)。

偶力不平衡 表現在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合

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