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LMHP-L型（亚洲系列） 

LMHP6LUU LMHP8LUU LMHP10LUU LMHP12LUU LMHP13LUU LMHP16LUU 

LMHP20LUU LMHP25LUU LMHP30LUU LMHP35LUU LMHP40LUU 

LMFC-L/LMKC-L型（亚洲系列） 

LMFC6LUU/LMKC6LUU  LMFC8LUU/LMKC8LUU LMFC10LUU/LMKC10LUU 

LMFC12L+UU/LMKC12LUU LMFC13LUU/LMKC13LUU LMFC16LUU/LMKC16LUU 

LMFC20LUU/LMKC20LUU LMFC25LUU/LMKC25LUU LMFC30LUU/LMKC30LUU 

LMFC35LUU/LMKC35LUU LMFC40LUU/LMKC40LUU LMFC50LUU/LMKC50LUU 

RB14016UUCCOP5 RB14025UUCCOP5 RB15013UUCCOP5 RB15025UUCCOP5 RB15030UUCCOP5 

RB16025UUCCOP5

RB17020UUCCOP5 RB18025UUCCOP5 RB19025UUCCOP5 RB20025UUCCOP5 RB20030UUCCOP5 

RB20035UUCCOP5

RB22025UUCCOP5 RB24025UUCCOP5 RB25025UUCCOP5 RB25030UUCCOP5 RB25040UUCCOP5

RB30025UUCCOP5 RB30035UUCCOP5 RB30040UUCCOP5 RB35020UUCCOP5

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 精密切削加工通常是指加工尺寸精度爲0.1～1μm，加工外貌粗糙度達Ra0.02～0.1μm 的切削加工。精密切削加工技能是呆板制造業緊張的根本技能之一，在某種程度上可代表一個國家制造技能的團體水平。但現在在大多數生産進程中，爲得到高的加工精度，精密加工切削速度通常低于老例加工切削速度，如實際生産中精密加工鋁合金零件的切削速度多在v=100m/min 左右，大大低于鋁件平凡加工的切削速度(v=200～300m/min)。這就導致精密零件加工效率較低，生産成本較高，産品開辟周期和在制時間較長。隨著精密加工的應用範疇日趨普遍，當代精密加工技能不但應到達很高的加工精度，同時要求能以較低加工成本得到較高的生産效率和産品合格率。因此，研究在高速切削條件下實現精密切削加東西有緊張的現實意義。爲此，我們在高速數控車床上接納金剛石*舉行了精密切削試驗，議決優化切削用量，得到了高精度加工外貌，並探究了*狀態、切削要領(幹切削或濕切削)、切削用量等因素對加工外貌粗糙度的影響紀律。

2 高速精密切削試驗

試驗條件

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 工件質料：LY12高強度鋁合金，工件尺寸?140×150mm。

切削*：①聚晶金剛石*：刃口經研磨後Ra<0.02μm，直線形修光刃be=0.11mm；②天然金剛石*：刃口經研磨後Ra<0.02μm，圓弧型刀尖re=0.9mm。

機床：Hawk150 型高速數控車床，切削液爲專用乳化液；

切削用量：ap=0.025～0.1mm，f=0.005～0.02mm/r，v=400～1200m/min。

加工外貌粗糙度測量

接納微機資助表面儀測量工件外貌粗糙度。表面儀對加工外貌舉行觸針掃描，外貌微觀不屈度信息以電模擬量(電壓)情勢輸出，再議決采樣和A/D轉換得到一組疏散型外貌微觀不屈度數據，經謀略機專用軟件處理懲罰後打印輸出Ra、Rz、Ry、s、sm測量結果及表面曲線圖。

3 切削條件對加工外貌粗糙度的影響

*質料、刀刃形狀及研磨質量的影響

天然單晶金剛石硬度和耐磨性極高，導熱性不壞，摩擦系數低，可刃磨出極爲鋒銳的刀刃，是高速超精密切削鋁合金的理想*質料。人造聚晶金剛石無法磨出r≤1μm 的鋒銳刃口，因此難以到達超精密鏡面切削的要求，但可用于有色金屬和非金屬質料的高速精密切削，且*成本大大低于天然金剛石*(本試驗所用天然金剛石*與人造聚晶金剛石*的代價比爲7: 1)。爲得到高精度加工外貌，金剛石*的主、副切削刃之間必須修磨成直線或圓弧過渡刃(修光刃)。直線修光刃理論上可得到比圓弧修光刃更低的加工外貌粗糙度，但要求刀刃偏向與進給偏向嚴格劃一，因此對刀較困難；圓弧修光刃對刀容易，利用方便，更得當加工高精度回轉曲面，但*的制造工藝性較差，成原形對較高。

本切削試驗中，兩種金剛石*在雷同的高速切削條件下(v=800m/min，f=0.01mm/r，ap=0.01mm，加乳化切削液)得到的加工外貌粗糙度值見表1。

表1 兩種*得到的加工外貌粗糙度值

外貌粗糙度參數 聚晶金剛石* 天然金剛石*

Ra(μm) 0.1068 0.0778

Ry(μm) 0.812 0.496

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 由表1可見，與接納直線修光刃的人造聚晶金剛石*相比，接納圓弧修光刃的天然金剛石*的加工外貌粗糙度Ra值降落了27%，而Ry值的降落幅度則達40%。在後續切削試驗中，Ry值的降落幅度均較大。由此可知，天然金剛石*不但可減小被加工外貌表面曲線的峰谷均值，而且可顯著低沈外貌表面曲線顛簸的大高度，其緣故原由在于天然金剛石*刃口更鋒利，切削變形小，切削刃邊界擠壓減小。因此，在高速精密加工中，*的刃口鋒銳性對加工外貌粗糙度的影響比*過渡刃的多少形狀更爲緊張。

在高速精密切削加工中，無論接納何種金剛石*，其刃口及前、後刀面的研磨質量(鋒銳性、完備性、光潔度等)對被加工外貌粗糙度均有緊張影響，這一點與平凡切削速度下的加工環境雷同。表2 爲用刃口區研磨質量差別的聚晶金剛石*在三種差異切削速度下舉行切削試驗時得到的加工外貌粗糙度值(切削條件：v=500，800， 1100m/min，f=0.01mm/r，ap=0.05mm，直線修光刃be=0.2mm，加乳化切削液)。由試驗結果可知，*研磨質量的影響非常顯著。

表2 研磨質量差別的聚晶金剛石*的加工外貌粗糙度

*研磨質量 加工外貌粗糙度Ra(μm)

v=500m/min v=800m/min v=1100m/min

研磨(▽12) 0.210 0.180 0.235

精研(▽14) 0.109 0.102 0.132

幹、濕切削要領的影響

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 高速切削加工鋁合金時，幹、濕切削要領對加工外貌粗糙度影響較大。幹式切削時(尤其當背吃刀量ap<5μm時)，切屑呈薄絮狀，由于切削速度高，加工外貌的切痕和粘結征象非常明顯，表明此時積屑瘤較緊張。濕式切削時(加特制乳化切削液)，加工外貌粗糙度顯著改進，可到達與平凡速度精密切削(加潤滑油)雷同的結果。

4 切削用量對加工外貌粗糙度的影響

高速精密切削時，切削用量的選擇是影響加工質量和加工效率的緊張因素。對應于差別的工藝條件，必要議決切削試驗來確定合理的切削用量。在本切削試驗中，根據高速數控車床的性能特點，並爲了舉行比力，選用的切削速度範疇從常用的 200m/min直至超高速切削的1200m/min；選用進給量範疇爲0.002～0.02mm/r；接納經精密研磨的人造金剛石*切削LY12鋁合金(加乳化切削液)。議決優選切削用量，得到了Ra=0.04～0.10μm的高光潔外貌，即在比常用切削速度高8 倍的切削條件下得到了相當于▽11 光潔度的加工外貌。下面分析各切削用量對加工外貌粗糙度的影響。

切削速度的影響

傳統的精密、超精密加工多數在較低切削速度下舉行，如生産中對LY12鋁合金舉行高精度加工(Ra≤0.06μm)時，切削速度通常爲v=80m/min 左右，而且對操作人員的加工經曆具有較高要求。在本切削試驗中，切削速度v 對加工外貌粗糙度的影響結果如圖1所示。

1

(f=0.02mm/r，ap=0.03mm)

圖1 切削速度對加工外貌粗糙度的影響

1

(v=800m/min，ap=0.03mm)

圖2 進給量對加工外貌粗糙度的影響

1

(v=800m/min，f=0.01mm/min)

圖3 背吃刀量對加工外貌粗糙度的影響

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 從v=400m/min 開始切削，隨著切削速度的提高，加工外貌粗糙度值不停增大，但兩種金剛石*的變革紀律略有差異。v=400m/min時，加工外貌粗糙度值小，用天然金剛石*可加工出Ra=0.04μm 的外貌；v=800m/min時，聚晶金剛石*的加工外貌粗糙度值稍有增大，而天然金剛石*加工外貌粗糙度值的增長幅度相對較大。當切削速度提高到v =1200m/min時，天然金剛石*加工外貌的粗糙度值反而比v=800m/min時有所低沈。總的來看，在高速切削地區可得到較低的加工外貌粗糙度，且隨著切削速度的提高，外貌粗糙度值變革幅度不大，特別是天然金剛石*對切削速度的變革不敏感。

在更寬的切削速度範疇內舉行切削試驗，同時測量了切削力和振動。試驗結果表明，當切削速度v=100m/min時，機床和工件的振動較大，加工外貌較粗糙(這一點在對45鋼的切削試驗中也得到了驗證)；但當切削速度提高到v=400m/min(轉速n=910r/min)時，機床和工件的振動明顯減小，加工外貌變得較爲平滑；而在400～1200m/min的切削速度範疇內，機床和工件的振動均較小，可得到平滑的加工外貌。顯然，在餍足精密加工要求(Ra≤0.1μm)的前提下，接納800～1200m/min的切削速度舉行數控加工，可大大提高精密切削的生産效率和自動化水平。

進給量的影響

切削試驗中，進給量對加工外貌粗糙度的影響紀律如圖2所示。人造聚晶金剛石*以f=0.015mm/r的進給量切削時，外貌粗糙度值有一個躍升；而在f=0.005mm/r和f=0.02mm/r時加工外貌粗糙度相差不大；當f>0.02mm/r時，加工外貌粗糙度值將敏捷增大，闡明該進給量不實用于超精密加工。天然金剛石*以f<0.02mm/r的進給量舉行切削時，加工外貌粗糙度值變革很小。爲得到高光潔外貌，精密切削加工時一樣平常接納極小的進給量。試驗表明，用f=0.005mm/r的微小進給量切削時，加工外貌非常光潔，*上的積屑瘤很小；當f 值增大時，聚晶金剛石*的加工外貌粗糙度隨著積屑瘤高度的變革而變革，而天然金剛石*的加工外貌粗糙度險些不産生變革，這是因爲天然金剛石*刃口鋒利，刀面光潔，與工件質料的摩擦系數較小，因此孕育産生的積屑瘤很小。但在切削試驗中也發明，接納更小的進給量切削時，工件外貌的擠壓和粘結痕迹較明顯，外貌粗糙度值反而增大，加工效率也進一步低沈。由圖2試驗結果可知，合理的進給量應選爲f=0.02mm/r，此時可得到與f=0.005mm/r時雷同的加工外貌質量(Ra=0.06μm)，而加工效率可提高4倍。

背吃刀量的影響

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 背吃刀量ap的大小對加工外貌質量影響很大。平凡精密切削一樣平常接納很小的背吃刀量。在高速切削條件下，背吃刀量對加工外貌粗糙度的影響紀律如圖3所示。由圖可見，兩種金剛石*加工外貌粗糙度的變革紀律存在差異。隨著背吃刀量的增大，聚晶金剛石*的加工外貌粗糙度值將遲鈍增大，在ap=0.025～0.10mm範疇內，加工外貌粗糙度值Ra≤0.1μm，可餍足精密加工要求。觀察表明，當背吃刀量ap≤0.025mm時，積屑瘤高度變革不大，即對加工外貌粗糙度影響不大；當背吃刀量ap>0.025mm後，積屑瘤將隨著ap值的增大而增大，其緣故原由是切削溫度和積屑瘤底部粘結面積産生變革造成的。由于天然金剛石*刃口鋒利，因此可選用較小背吃刀量舉行切削。由圖可見，當ap由0.01mm提高到0.02mm時，加工外貌粗糙度變革很小；當ap=0.03mm時，得到的加工外貌粗糙度值低；而當ap<0.005mm時，雖然切屑極薄，但加工外貌並不光潔，經分析，這是因爲試驗利用的*刃口半徑r較大，當切削層深度極小時，切削較困難，易産生擠刮，造成加工外貌粗糙度加大。爲使加工外貌光潔，切削進程穩固，加工效率提高，在別的切削試驗中均接納ap=0.03mm的背吃刀量。

球頭銑刀是數控加工龐大曲面(尤其是自由曲面)的緊張*，市場需求量很大。由于球頭銑刀刃形龐大，現在國內外對球頭銑刀的加工大多需在多軸聯動數控機床上實現，由于配置昂貴(可達上百萬美元)，因此*的單件加工成本較高。爲低沈*加工成本，作者自1991年開始研究球頭銑刀的非數控加工要領，並與相助研究者一起初後提出了磨制球頭銑刀前刀面、後刀面的數學模型，探究了硬質合金球頭銑刀的相幹加工模型和球頭銑刀的序列生産問題。在對球頭銑刀的深入研究開辟中，爲辦理原加工方案中後刀面磨削機構較龐大的問題，改用平面曲線靠模代替空間曲線靠模舉行加工並得到告成，進一步低沈了銑刀加工成本。

爲使同行對球頭銑刀非數控加工的原理及要領有一個總體觀點，本文對幾個文獻中敘述的加工原理及用于終形成産品的相幹主幹數學模型作一彙總介紹。

1

圖1 前刀面加工原理

2 前刀面加工原理及主幹模型

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 爲有利于切削，球頭銑刀的刃口曲線應爲“S”形球面曲線，即加工形成的前刀面與球面的交線應爲“S”形曲線。爲此計劃的球頭銑刀前刀面加工原理如圖1所示。加工時，錐面砂輪繞定軸O1回轉，同時工件(被加工銑刀)繞其軸線Oz回轉，錐面砂輪相對工件活動形成的砂表面面族的包絡面即爲前刀面。

爲創建前刀面加工的主幹數學模型，選取分別固聯在工件和砂輪上的右手直角坐標系s=[O；x，y，z]和s1=[O1；x1，y1，z1](見圖1)，此中y 和y1軸平行且指向上方。若記砂輪大端半徑爲R2，錐面砂輪半頂角爲g，砂輪大端到O1的距離爲p，z 和z1軸的夾角爲f，則當球頭半徑爲R時，由坐標系s1轉換到坐標系s的變動式爲

r={x，y，z}={x1cosf+z1sinf-psinf，y1+R2，x1sinf+z1cosf+R-pcosf} (1)

在坐標系s1中的砂輪表面面方程爲

r1={x1，y1，z1}={ucosv，usinv，p+(R2-u)cotg} (2)

令砂輪表面面繞y1軸以角速度w1回轉，並將得到的在t時間的瞬時方程轉換到坐標系s中，再令其相對Oz軸以角速度w2回轉，即可得到相對活動下砂表面面族的包絡面(即前刀面)方程爲

1

(3)

3 刃口曲線及參數優化

式(3)方程組中一式對應的球面爲

x*2+y*2+z*2=R2 (4)

該球面與前刀面的交線即爲刃口曲線。爲使刃口曲線爲理想的“S”形曲線，應對計劃變量舉行優選。計劃變量爲

X=[X1，X2，X3]=[p，q，R2] (5)

此中q=w2/w1。具體的優選數學模型可參閱時培林、王偉、唐余勇合著的《關于球面銑刀制造中數學模型研究》(刊于《呆板工程學報》1994年5期)，此處從略。

1

圖2 後刀面加工原理

4 後刀面加工原理及主幹模型

設由式(3)、(4)解得的球面刃口曲線爲

r2={x2，y2，z2} (6)

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 磨制的後刀面必須過該刃口曲線，且具有充足後角。爲此計劃的後刀面加工原理如圖2所示。圖中，P0爲y 軸上的定點(0，y0，0)，P2爲刃口曲線上的任一點，P爲平面靠模曲線上的對應點，由P點軌迹來包管砂表面面沿球面曲線舉行磨削。設過P2點且垂直于直母線的直線交砂輪軸線P0P于P點，則只需求出偏向向量P2P即可求出P點坐標，進而可求出直線P0P上與y=y0平面的交點P(x，y0，z)的軌迹(即靠模曲線)。若設向量P2P上的單位向量爲t={，，}，柱面砂輪半徑爲R1，則有

1

(7)

求出單位向量t={，，}，則P點軌迹方程爲

rP=r2+R1t (8)

則直線P0P的方程爲

rp=rp0+l(rp-rp0)/(rp-rp0) (9)

該直線與平面y=y0的交點軌迹即爲靠模曲線。

HIR直线轴承LMHP25LUU LMKC40LUU RB18025UU 因篇幅所限，本文不再分列上述主幹數學模型的具體表達式。必要指出，本節給出的數學模型比其他文獻中的相應數學模型更爲輕便，且對應的靠模曲線更易于制造和便于更替(以順應加工差異規格*的必要)，因而具有明顯的良不壞性。加工後刀面時，存在優化選取y0、R1值的問題，選取原則是既要使*具有肯定後角，又要包管刃口處具有充足強度。具體處理懲罰要領本文從略。