[发明专利]一种获取超高切削线速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超高速切削下的切削力和切削温度等参数测试的超高切削线速度的获取方法，属于金属切削技术领域。

背景技术

超高速切削的“高速”通常指的是高的线速度，因此，超高速切削工艺的实现必须首先能够获得超高切削线速度，对超高速切削加工过程参数如切削力和切削温度等的测试也必须首先获取超高切削线速度。机床是实现高速与超高速切削的首要条件和关键因素，高速与超高速切削不但要求机床主轴转速高，而且要求传递的扭矩和功率也要大，并且在高速运转中还要保持良好的动态特性和热态特性。

现有的圆周切削机床有普通卧式车床、立式车床、立式加工中心或立式铣床等。

由于卧式车床上工件一般利用三爪卡盘安装在主轴上，要获得高的线速度，主轴的转速必须很高，但是若主轴的转速较高，由于离心力的作用，往往导致卡盘的夹紧力减小，严重时可能将工件甩飞，非常危险，因此一般车床主轴的转速不是很高，目前最高在10000转/分钟左右(微型车床除外：微型车床配置的主轴最高转速可达10万转/分钟，但其所允许加工的工件直径通常在几个mm甚至更小)。高速切削所需的高线速度，除了与转速有关外，还与直径有关，受车床结构的限制，工件的直径一般也不可能很大，一般卧式车床允许工件最大直径在400mm左右。受安全性、主轴功率及扭矩的限制，工件直径越大，所配置的主轴转速越低，所以，利用卧式车床难以获取高速切削所需的高线速度。

立式车床的工件直径可以较大，同理，受功率和扭矩的制约，工件直径越大，主轴的最高转速越低，因此，利用立式车床也难以获取高速切削所需的高线速度。

立式加工中心(或立式铣床)铣削加工时主轴上安装刀具，受刀具结构的制约，为了保证一定的安全性，高转速下，所允许的刀具直径一般较小，因此，利用立式加工中心(或立式铣床)铣削加工也很难获得非常高的线速度。目前切削加工领域利用刀具或工件回转所获取的切削线速度一般在4000-6000米/分钟以下。

发明内容

本发明针对现有机床切削加工时存在的难以获得超高切削线速度的问题，提供一种简便实用、安全可靠的获取超高切削线速度的方法。

本发明的获取超高切削线速度的方法是：

在安装于立式加工中心主轴上的刀柄上安装一个环状圆盘，将安装有刀片的车刀杆固定装夹在立式加工中心的工作台上，安装时保证车刀杆的中心线与主轴轴线垂直，车刀刀尖与环状圆盘的轴线形成的面与立式加工中心的Y轴平行，使立式加工中心的工作台按切削深度移动一定距离，使主轴带动刀柄高速回转，环状圆盘的外缘与刀尖接触区域将获得超高的线速度，主轴回转的同时沿轴向进给(即钻孔工作模式)，即能够在立式加工中心上实现环状圆盘的超高速外圆切削。

Y轴的定义遵循现有机床行业对立式加工中心的通用定义。

上述方法所获取的切削线速度与环状圆盘的外径、主轴转速有关，环状圆盘的外径越大，主轴转速越高，获取的切削线速度越高。立式加工中心机床采用大功率、大扭矩超高速电主轴，通过主轴带动环状圆盘高速回转运动，可获得1万米/分钟以上的超高线速度。采用几何对称性和质量分布均匀性非常好的环状圆盘，增加了超高速运转时的安全性，另外为减小离心力的影响，工件材料的密度应尽可能小，在直径大小一定的情况下，工件的厚度应尽可能小。在立式加工中心封闭的工作空间内加工，也保证了安全。

本发明简便实用，使刀具固定，而将环状圆盘安装在立式加工中心的主轴刀柄上，与立式加工中心的高速主轴一起高速运转，能够获得极高的线速度，可在立式加工中心上实现超高速外圆车削，并且在立式加工中心封闭的工作空间内加工，安全可靠，可在车刀杆上方便的安装传感器，有利于超高速切削下切削力和切削温度等参数的测试。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

图2是车刀刀尖的安装示意图。

图中：1、电主轴，2、立式加工中心，3、刀柄，4、环状圆盘，5、车刀杆，6、虎钳，7、工作台。

具体实施方式

如图1所示，本发明的方法是在立式加工中心2上实现的。采用的立式加工中心2的电主轴1，主轴端部公称直径170mm，其转速为42000rpm、功率为42KW，刀柄3的型号为肯纳刀具公司HSK63A CS40 070M。X轴、Y轴、Z轴的定义遵循现有机床行业对立式加工中心的一般定义，如图1所示，主轴的上下移动方向为Z轴，操作者在机床前方面对主轴时工作台的左右移动方向为X轴，前后移动方向为Y轴。

按以下步骤进行：