机械加工工艺的发展

Question

如题所述

Answer 1

工业发达国家在超高速加工技术领域的研究始于上世纪，德国、日本、美国、意大利等国家在这一技术上处于领先地位。超硬材料工具是实现超高速加工的基础，超高速切削磨削技术是关键工艺方法，而高速数控机床和加工中心是实现该技术的核心设备。目前，刀具材料的发展已从传统的碳素钢和合金工具钢，升级到高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，进一步到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）。这一进步使得切削速度从之前的12m/min大幅提升至1200m/min以上。
在砂轮材料方面，过去主要使用刚玉系、碳化硅系等。美国G.E公司在1950年代成功实现了金刚石的人工合成，并在1960年代研制出了CBN。到了1990年代，陶瓷或树脂结合剂CBN砂轮、金刚石砂轮的线速度可达125m/s，甚至150m/s，而单层电镀CBN砂轮可达250m/s。随着新刀具（磨具）材料的不断进步，有人预测，每隔十年切削速度可能会提高一倍，亚音速乃至超声速加工的出现也许不再遥不可及。
在超高速切削技术领域，自1976年美国Vought公司研制出最高转速达到20000rpm的超高速铣床以来，德国Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所（PTW）自1978年起系统地研究超高速切削机理，并对多种金属和非金属材料进行了高速切削试验。自八十年代中后期，越来越多的超高速切削机床实现商品化，种类也从单一的超高速铣床发展到了超高速车铣床、钻铣床以及各种高速加工中心等。瑞士、英国、日本等国家也推出了自己的超高速机床。
在高速和超高速磨削技术方面，人们开发了多种高速高效率磨削技术，如高速、超高速磨削、深切缓进给磨削、深切快进给磨削（即HEDG）、多片砂轮和多砂轮架磨削等。这些技术在近20年来取得了显著的发展和应用。德国Guehring Automation公司在1983年制造出了当时世界上最具威力的60kw强力CBN砂轮磨床，速度达到140~160m/s。德国阿享工业大学、Bremen大学在高效深磨研究方面取得了世界公认的高水平成果，并在铝合金、钛合金、因康镍合金等难加工材料方面进行了高效深磨的研究。
我国在高速超高速加工的关键领域，如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面也进行了较多的研究，但与国外相比，总体水平仍有差距。