一、機(jī)理分析

引起爬行的原因很多,但主要有以下兩個方面。

1.摩擦阻力的變化引起爬行

機(jī)床床身導(dǎo)軌工作臺導(dǎo)軌面都是經(jīng)過磨削或刮削獲得的,宏觀上看是平直而光滑的,但在微觀下卻總存在有較小間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。實際上,兩接觸貼合面只有兩面的微峰峰尖接觸,所以實際接觸面積是非常小的,因而峰尖所承受的壓力非常之大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其彈性變形極限而出現(xiàn)的塑性變形,尤其是大型機(jī)床更為突出。此外,發(fā)生塑性變形的接觸點的金屬分子在運(yùn)動中產(chǎn)生強(qiáng)烈的粘結(jié)作用。由于參差不同高度的峰谷會出現(xiàn)互相交錯咬合,在相對運(yùn)動時便產(chǎn)生“犁刨”現(xiàn)象。這便是機(jī)床兩相對貼合運(yùn)動導(dǎo)軌表面產(chǎn)生摩擦阻力的主要潛因。

機(jī)床的爬行現(xiàn)象主要發(fā)生在低速滑動時,因為高速時工作臺導(dǎo)軌面在微觀存在的較小間距和峰谷間儲存著微量油液,在高速作用的貼合運(yùn)動中容易形成動壓油膜,而將兩貼合導(dǎo)軌面隔離開,摩擦系數(shù)此時是非常小的。然而,在低速滑動時,則較難形成動壓油膜,從而出現(xiàn)由微峰直接接觸的邊界潤滑。這時導(dǎo)軌表面的微峰由于直接接觸,壓力極高,因而發(fā)生塑性變形,導(dǎo)致接觸處產(chǎn)生局部振動、高熱、運(yùn)動不平穩(wěn),出現(xiàn)金屬分子的燒結(jié),也稱“冷焊”,這時摩擦系數(shù)是相當(dāng)大的。

實驗證明,在邊界潤滑條件下摩擦系數(shù)與滑動速度之間呈現(xiàn)如圖1所示的函數(shù)關(guān)系。

一、機(jī)理分析

引起爬行的原因很多,但主要有以下兩個方面。

1.摩擦阻力的變化引起爬行

機(jī)床床身導(dǎo)軌工作臺導(dǎo)軌面都是經(jīng)過磨削或刮削獲得的,宏觀上看是平直而光滑的,但在微觀下卻總存在有較小間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。實際上,兩接觸貼合面只有兩面的微峰峰尖接觸,所以實際接觸面積是非常小的,因而峰尖所承受的壓力非常之大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其彈性變形極限而出現(xiàn)的塑性變形,尤其是大型機(jī)床更為突出。此外,發(fā)生塑性變形的接觸點的金屬分子在運(yùn)動中產(chǎn)生強(qiáng)烈的粘結(jié)作用。由于參差不同高度的峰谷會出現(xiàn)互相交錯咬合,在相對運(yùn)動時便產(chǎn)生“犁刨”現(xiàn)象。這便是機(jī)床兩相對貼合運(yùn)動導(dǎo)軌表面產(chǎn)生摩擦阻力的主要潛因。

機(jī)床的爬行現(xiàn)象主要發(fā)生在低速滑動時,因為高速時工作臺導(dǎo)軌面在微觀存在的較小間距和峰谷間儲存著微量油液,在高速作用的貼合運(yùn)動中容易形成動壓油膜,而將兩貼合導(dǎo)軌面隔離開,摩擦系數(shù)此時是非常小的。然而,在低速滑動時,則較難形成動壓油膜,從而出現(xiàn)由微峰直接接觸的邊界潤滑。這時導(dǎo)軌表面的微峰由于直接接觸,壓力極高,因而發(fā)生塑性變形,導(dǎo)致接觸處產(chǎn)生局部振動、高熱、運(yùn)動不平穩(wěn),出現(xiàn)金屬分子的燒結(jié),也稱“冷焊”,這時摩擦系數(shù)是相當(dāng)大的。

實驗證明,在邊界潤滑條件下摩擦系數(shù)與滑動速度之間呈現(xiàn)如圖1所示的函數(shù)關(guān)系。

摘要：機(jī)械制造裝備設(shè)計課程的知識面廣、內(nèi)容駁雜，對專業(yè)和實踐知識要求較高，而地方高校本科學(xué)生生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的缺乏致使學(xué)生對機(jī)械制造裝備設(shè)計課程知識點的接受能力低下、學(xué)習(xí)興趣缺乏、創(chuàng)新能力難以培養(yǎng)。本文提出基于實踐觀摩的機(jī)械制造裝備設(shè)計教學(xué)方法，期望通過實踐觀摩教學(xué)模式的實施，能夠增加學(xué)生對于切削機(jī)床和機(jī)床夾具方面的實踐經(jīng)驗，提高對知識點的接受能力，提升學(xué)生理論與實踐的結(jié)合能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造裝備設(shè)計；實踐觀摩；切削機(jī)床；機(jī)床夾具

在制造裝備制造業(yè)大力發(fā)展的今天，裝備制造業(yè)的發(fā)展程度嚴(yán)重影響著一個國家制造業(yè)發(fā)展的水平，在整個國民經(jīng)濟(jì)中處于十分重要的戰(zhàn)略地位，而發(fā)展大型、高精密數(shù)控裝備及功能部件等重大技術(shù)設(shè)備，改善大型、高精度數(shù)控機(jī)床大量依賴進(jìn)口的局面，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)掌握機(jī)械制造裝備核心技術(shù)的專業(yè)人才是當(dāng)前我國制造業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。機(jī)械制造裝備設(shè)計課程，是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生在熟練掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械傳動與控制等前期基礎(chǔ)理論課程的前提下，所必修的一門重要的專業(yè)課。該課程包含了機(jī)械制造及裝備設(shè)計方法、金屬切削機(jī)床設(shè)計、典型部件設(shè)計、夾具設(shè)計、物流系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計等相關(guān)理論內(nèi)容，在一定程度上能夠使學(xué)生了解機(jī)械制造裝備設(shè)計的基本過程和步驟，掌握基本的原理和方法，能夠進(jìn)行一定的總體方案設(shè)計和相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計，為學(xué)生在機(jī)械制造裝備領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的創(chuàng)新設(shè)計、研究和深層次的開發(fā)工作打下堅定的基礎(chǔ)，為國家裝備制造業(yè)的發(fā)展提供不懈的前進(jìn)動力。然而機(jī)械制造裝備設(shè)計課程實踐性與應(yīng)用性強(qiáng)、知識面廣、對學(xué)生所掌握知識的綜合運(yùn)用能力要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能夠?qū)⒗碚撆c實踐知識相互映射，一定程度上降低了學(xué)生對其知識的主動接受能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣差。為此，在機(jī)械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)過程中，本文提出基于實踐觀摩的機(jī)械制造裝備設(shè)計教學(xué)方法，力圖能夠間接增加學(xué)生對相關(guān)機(jī)械制造裝備及其零部件結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，使學(xué)生在理論知識與實踐應(yīng)用之間建立相互的映射，嘗試消除學(xué)生對所學(xué)理論知識的接受瓶頸，提高學(xué)生的主動接受能力。

一、機(jī)械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械制造裝備設(shè)計課程的知識面廣、內(nèi)容駁雜，對相關(guān)專業(yè)知識和實踐知識要求高，重視學(xué)生對所學(xué)知識的綜合、實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。由于學(xué)生缺乏豐富的實踐經(jīng)驗和較高的專業(yè)理論水平，學(xué)生感覺課程內(nèi)容十分的晦澀難懂，降低了學(xué)生對所學(xué)知識的主動接受能力，單純的理論課堂授課模式難以達(dá)到預(yù)期效果。目前主要存在以下幾點問題。

1.目前，針對機(jī)械制造裝備設(shè)計課程建設(shè)和教學(xué)改革的研究尚沒有引起足夠的重視導(dǎo)致教學(xué)方式較為單一，大多數(shù)教師依舊沿用傳統(tǒng)的體系與架構(gòu)，采用單一的填鴨式的灌輸。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計教學(xué)大綱要求理論講授為32學(xué)時，而其課程知識點繁多，為了能夠?qū)⒄n程知識點面面俱到，教師普遍采用填鴨式的灌輸方式，在有限的時間內(nèi)將大量的知識和信息傳遞給學(xué)生。學(xué)生在課堂上沒有足夠的時間進(jìn)行思考，致使學(xué)生對所學(xué)知識興趣缺乏，打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。

摘要：當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的快步發(fā)展，改變了我們生活的方方面面，本文以數(shù)控機(jī)床為例展開論述，通過對數(shù)控機(jī)床工作原理的介紹，來著重闡述數(shù)控機(jī)床在礦用機(jī)械加工中的應(yīng)用。對于目前投入市場運(yùn)用的礦用數(shù)控機(jī)床，它們普遍具有高效的生產(chǎn)效率，高速化、精度化程度與可靠性能都是人工無法比擬的，其主要體現(xiàn)在智能化，柔性化與集成化，經(jīng)濟(jì)效益比較高等優(yōu)點，得以廣泛使用。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用包括控制金屬切削機(jī)床，大規(guī)模的零件加工和自動生產(chǎn)線技術(shù)應(yīng)用等方面，本文通過對應(yīng)用實例進(jìn)行分析，希望可以為數(shù)控機(jī)床的更好應(yīng)用提供借鑒，以點帶動面發(fā)展，為我國實現(xiàn)“科技強(qiáng)國”目標(biāo)提供探索。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)械加工；應(yīng)用

隨著時代的進(jìn)步，微電子和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及數(shù)字控制技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)械行業(yè)發(fā)生了巨大的變化，人們開始把兩者集合起來制成了數(shù)控機(jī)床，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用前景愈來愈廣泛，可以實現(xiàn)多個坐標(biāo)的聯(lián)合作用，生產(chǎn)所需的材料準(zhǔn)備周期短，能夠較快速地完成標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品生產(chǎn)，另外機(jī)械加工產(chǎn)品市場需求量份額大，采用精確的程序編程對產(chǎn)品進(jìn)行自動加工，工作效率和質(zhì)量得到大幅度的保障。數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)的統(tǒng)一，實現(xiàn)了設(shè)計、制造、檢驗和生產(chǎn)管理的自動化。若需要生產(chǎn)另一種產(chǎn)品，就需要編制出相應(yīng)的程序，機(jī)械會根據(jù)輸入的程序，在啟動后，自動地連續(xù)加工，直到產(chǎn)品生產(chǎn)完成，這樣的生產(chǎn)效率是人無法比擬的。

1數(shù)控機(jī)床的相關(guān)認(rèn)識

1.1數(shù)控機(jī)床的組成及原理

數(shù)控機(jī)床主要由編程和程序載體、輸入輸出設(shè)備、數(shù)控設(shè)備、驅(qū)動設(shè)備和位置檢測設(shè)備、輔助控制設(shè)備和機(jī)床本體組成。工作原理：首先根據(jù)加工零件圖紙和過程,代碼和程序格式與專業(yè)技術(shù)人員到相應(yīng)的程序,那么,將需要輸入數(shù)控裝置,數(shù)控設(shè)備的數(shù)控程序控制身體的運(yùn)動機(jī)器停止和速度,和變化的方向運(yùn)動,速度和位移,交流,和其他如工具選擇、工件夾緊,放松冷卻和潤滑動作的切換，使刀具和工件等輔助設(shè)備嚴(yán)格按照工藝順序、工藝軌跡和工作參數(shù)的規(guī)定，根據(jù)這一套完整的程序從而加工出符合要求的零件產(chǎn)品。

摘要：應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是以能力為中心，以高質(zhì)量工程技術(shù)人才為目標(biāo)的培養(yǎng)模式。文章針對機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建四位一體教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)方法和手段、加強(qiáng)實踐教學(xué)、完善成績評價體系等方面提出了機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)改革的對策。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；機(jī)械制造工程學(xué)；教學(xué)改革

當(dāng)前我國高等教育就人才培養(yǎng)而言，改變了過去行業(yè)專家的培養(yǎng)模式，力求造就知識面較廣、適應(yīng)性較強(qiáng)的寬厚型、復(fù)合型、開放型的應(yīng)用型人才?！皺C(jī)械制造工程學(xué)”是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)核心課程，由“金屬切削機(jī)床”、“金屬切削原理與刀具”、“機(jī)械制造工藝學(xué)”、“機(jī)床夾具設(shè)計”四門課程整合而成，具有較強(qiáng)的理論性、實踐性等特點[1-3]，在整個機(jī)械基礎(chǔ)課程中起到承上啟下的重要作用。但是這門課的內(nèi)容多，開課時間卻十分有限，學(xué)時變?yōu)樵瓉硭拈T課程總學(xué)時的1/3左右，為了能完成教學(xué)任務(wù)，過去教師常采用“一言堂”、“滿堂灌”的單向灌輸?shù)慕虒W(xué)模式，但這種模式無法達(dá)到實踐的要求，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果很差。[4]同時，傳統(tǒng)的教育方式在教學(xué)上往往局限于對課本知識的記憶，無法激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新思維，很難高質(zhì)量地達(dá)到對學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)[4]，所以為了培養(yǎng)適應(yīng)性較強(qiáng)的寬厚型、復(fù)合型、開放型的應(yīng)用型人才，對“機(jī)械制造工程學(xué)”課程進(jìn)行教學(xué)改革是迫在眉睫。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“機(jī)械制造工程學(xué)”課程結(jié)構(gòu)安排上側(cè)重機(jī)械制造方面冷加工領(lǐng)域的基本知識、基本原理和基本方法。由于“機(jī)械制造工程學(xué)”課程包括“金屬切削機(jī)床”、“金屬切削原理與刀具”、“機(jī)械制造工藝學(xué)”和“機(jī)床夾具設(shè)計”的內(nèi)容，內(nèi)容廣而多，并且原各獨(dú)立課程內(nèi)部需要體系上和結(jié)構(gòu)上的完整性，因此有些相同內(nèi)容在不同科目中重復(fù)，增加了不必要的學(xué)時。根據(jù)這種情況，對于教學(xué)內(nèi)容的改革，力求做到內(nèi)容精練、有重點、有特色，在保留了原有課程核心內(nèi)容的前提下，對課程內(nèi)容體系進(jìn)行合理規(guī)劃和調(diào)整。在教學(xué)內(nèi)容選擇上以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度。這里重點將原“金屬切削原理與刀具”分為兩部分，即切削加工基本知識部分和刀具部分，并根據(jù)刀具的用途，將刀具部分和機(jī)床部分相結(jié)合，如車床和車刀、銑床和銑刀等，這樣安排便于加深學(xué)生對于刀具具體應(yīng)用的掌握。具體將“機(jī)械制造工程學(xué)”課程分為五個教學(xué)模塊。第一個模塊為切削加工基本知識，側(cè)重以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用為重點，簡化了切削變形、切削力和切削溫度等公式推導(dǎo)，重點是掌握金屬切削過程中的內(nèi)在關(guān)系和基本規(guī)律；第二個模塊為機(jī)床和刀具，重點掌握切削加工中常用的機(jī)床和機(jī)床所用的刀具；第三個模塊為機(jī)床夾具，掌握機(jī)床夾具設(shè)計的基本原理和方法，了解常用機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)及特點，重點培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計夾具的初步能力；第四模塊為加工和裝配工藝，以制造工藝為主線，掌握機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程的基本理論與知識，培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計工藝規(guī)程的初步能力；第五個模塊為加工質(zhì)量，重點培養(yǎng)學(xué)生初步具備綜合分析機(jī)械加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等問題的基本能力。

二、構(gòu)建四位一體教學(xué)模式

1高速切削的概念

當(dāng)切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)60000r/min，進(jìn)給速度高達(dá)90m/min，加速度達(dá)到1.7g的高速切削機(jī)床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業(yè)的實際應(yīng)用中，產(chǎn)生了巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉(zhuǎn)速，而且要求軸向進(jìn)給的高速度和高加速度、先進(jìn)的切削刀具等相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。高速切削應(yīng)該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進(jìn)給速度達(dá)到常規(guī)機(jī)床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據(jù)Salomon的高速切削理論，高速切削應(yīng)為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進(jìn)給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機(jī)床選擇

現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)高速切削加工，一般采用高柔性的高速數(shù)控機(jī)床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設(shè)備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。高速切削與傳統(tǒng)切削最大的區(qū)別是，“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的動態(tài)特性對切削性能有更強(qiáng)的影響力。在該系統(tǒng)中，機(jī)床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設(shè)定、主軸拉刀力、刀具扭力設(shè)定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內(nèi)材料被切除的體積，通常受限于“機(jī)床—刀具—工件”工藝系統(tǒng)是否出現(xiàn)“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機(jī)床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性。現(xiàn)階段高速切削之所以能夠成功，一個很關(guān)鍵的因素在于對系統(tǒng)動態(tài)特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機(jī)床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數(shù)一DN值，用以評價機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)對高速切削加工的適應(yīng)性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉(zhuǎn)速之積”。新近開發(fā)的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領(lǐng)域，目前已開發(fā)空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構(gòu)成的磁氣／空氣混合主軸。在機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)方面，高速切削加工所用的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常都為大導(dǎo)程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強(qiáng)冷技術(shù)來減少高速滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時由于摩擦產(chǎn)生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機(jī)驅(qū)動的高速進(jìn)給系統(tǒng)問世，這種進(jìn)給方式取消了從電動機(jī)到工作臺溜板之間的一切中間機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的零傳動。由于直線電機(jī)沒有任何旋轉(zhuǎn)元件，不受離心力的作用，可以大大提高進(jìn)給速度。直線電機(jī)的另一大優(yōu)點是行程不受限制。直線電機(jī)的次極是一段一段連續(xù)鋪在機(jī)床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運(yùn)動到哪里，而且對整個進(jìn)給系統(tǒng)的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機(jī)，能夠大大提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)。直線電機(jī)最高加速度可達(dá)2～10G，最大進(jìn)給速度可達(dá)60～200m/min或更高。此外，機(jī)床的運(yùn)動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進(jìn)給的加工方法。要求機(jī)床在大進(jìn)給速度條件下，應(yīng)具有高精度定位功能和高精度插補(bǔ)功能，特別是圓弧高精度插補(bǔ)。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

3刀具選擇

3.1刀具材料的發(fā)展高速切削技術(shù)發(fā)展的歷史，也就是刀具材料不斷進(jìn)步的歷史。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN)。端面銑削使用CBN刀具時，其切削速度可高達(dá)5000m/min，主要用于灰口鑄鐵的切削加工。聚晶金剛石(PCD)刀具被稱之為2l世紀(jì)的刀具，它特別適用于切削含有SiO2的鋁合金材料，而這種金屬材料重量輕、強(qiáng)度高，廣泛地應(yīng)用于汽車、摩托車發(fā)動機(jī)、電子裝置的殼體、底座等方面。目前，用聚晶金剛石刀具端面銑削鋁合金時，5000m/min的切削速度已達(dá)到實用化水平，此外陶瓷刀具也適用于灰口鑄鐵的高速切削加工；

[論文關(guān)鍵詞]高速切削；設(shè)備；選擇

[論文摘要]本文通過對高速切削加工技術(shù)的優(yōu)越性和巨大經(jīng)濟(jì)效益的分析，全面論述了高速切削對機(jī)床設(shè)備及刀具系統(tǒng)的具體要求，闡述了高效率、高精度、高柔性和綠色化的高速切削加工技術(shù)是機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1高速切削的概念

當(dāng)切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)60000r/min，進(jìn)給速度高達(dá)90m/min，加速度達(dá)到1.7g的高速切削機(jī)床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業(yè)的實際應(yīng)用中，產(chǎn)生了巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉(zhuǎn)速，而且要求軸向進(jìn)給的高速度和高加速度、先進(jìn)的切削刀具等相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。高速切削應(yīng)該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進(jìn)給速度達(dá)到常規(guī)機(jī)床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據(jù)Salomon的高速切削理論，高速切削應(yīng)為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進(jìn)給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機(jī)床選擇

現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)高速切削加工，一般采用高柔性的高速數(shù)控機(jī)床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設(shè)備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。高速切削與傳統(tǒng)切削最大的區(qū)別是，“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的動態(tài)特性對切削性能有更強(qiáng)的影響力。在該系統(tǒng)中，機(jī)床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設(shè)定、主軸拉刀力、刀具扭力設(shè)定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內(nèi)材料被切除的體積，通常受限于“機(jī)床—刀具—工件”工藝系統(tǒng)是否出現(xiàn)“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機(jī)床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F(xiàn)階段高速切削之所以能夠成功，一個很關(guān)鍵的因素在于對系統(tǒng)動態(tài)特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機(jī)床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數(shù)一DN值，用以評價機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)對高速切削加工的適應(yīng)性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉(zhuǎn)速之積”。新近開發(fā)的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領(lǐng)域，目前已開發(fā)空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構(gòu)成的磁氣／空氣混合主軸。在機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)方面，高速切削加工所用的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常都為大導(dǎo)程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強(qiáng)冷技術(shù)來減少高速滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時由于摩擦產(chǎn)生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機(jī)驅(qū)動的高速進(jìn)給系統(tǒng)問世，這種進(jìn)給方式取消了從電動機(jī)到工作臺溜板之間的一切中間機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的零傳動。由于直線電機(jī)沒有任何旋轉(zhuǎn)元件，不受離心力的作用，可以大大提高進(jìn)給速度。直線電機(jī)的另一大優(yōu)點是行程不受限制。直線電機(jī)的次極是一段一段連續(xù)鋪在機(jī)床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運(yùn)動到哪里，而且對整個進(jìn)給系統(tǒng)的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機(jī)，能夠大大提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)。直線電機(jī)最高加速度可達(dá)2～10G，最大進(jìn)給速度可達(dá)60～200m/min或更高。此外，機(jī)床的運(yùn)動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進(jìn)給的加工方法。要求機(jī)床在大進(jìn)給速度條件下，應(yīng)具有高精度定位功能和高精度插補(bǔ)功能，特別是圓弧高精度插補(bǔ)。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

[論文關(guān)鍵詞]高速切削；設(shè)備；選擇

[論文摘要]本文通過對高速切削加工技術(shù)的優(yōu)越性和巨大經(jīng)濟(jì)效益的分析，全面論述了高速切削對機(jī)床設(shè)備及刀具系統(tǒng)的具體要求，闡述了高效率、高精度、高柔性和綠色化的高速切削加工技術(shù)是機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1高速切削的概念

當(dāng)切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)60000r/min，進(jìn)給速度高達(dá)90m/min，加速度達(dá)到1.7g的高速切削機(jī)床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業(yè)的實際應(yīng)用中，產(chǎn)生了巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉(zhuǎn)速，而且要求軸向進(jìn)給的高速度和高加速度、先進(jìn)的切削刀具等相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。高速切削應(yīng)該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進(jìn)給速度達(dá)到常規(guī)機(jī)床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據(jù)Salomon的高速切削理論，高速切削應(yīng)為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進(jìn)給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機(jī)床選擇

現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)高速切削加工，一般采用高柔性的高速數(shù)控機(jī)床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設(shè)備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。高速切削與傳統(tǒng)切削最大的區(qū)別是，“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的動態(tài)特性對切削性能有更強(qiáng)的影響力。在該系統(tǒng)中，機(jī)床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設(shè)定、主軸拉刀力、刀具扭力設(shè)定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內(nèi)材料被切除的體積，通常受限于“機(jī)床—刀具—工件”工藝系統(tǒng)是否出現(xiàn)“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機(jī)床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F(xiàn)階段高速切削之所以能夠成功，一個很關(guān)鍵的因素在于對系統(tǒng)動態(tài)特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機(jī)床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數(shù)一DN值，用以評價機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)對高速切削加工的適應(yīng)性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉(zhuǎn)速之積”。新近開發(fā)的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領(lǐng)域，目前已開發(fā)空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構(gòu)成的磁氣／空氣混合主軸。在機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)方面，高速切削加工所用的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常都為大導(dǎo)程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強(qiáng)冷技術(shù)來減少高速滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時由于摩擦產(chǎn)生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機(jī)驅(qū)動的高速進(jìn)給系統(tǒng)問世，這種進(jìn)給方式取消了從電動機(jī)到工作臺溜板之間的一切中間機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的零傳動。由于直線電機(jī)沒有任何旋轉(zhuǎn)元件，不受離心力的作用，可以大大提高進(jìn)給速度。直線電機(jī)的另一大優(yōu)點是行程不受限制。直線電機(jī)的次極是一段一段連續(xù)鋪在機(jī)床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運(yùn)動到哪里，而且對整個進(jìn)給系統(tǒng)的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機(jī)，能夠大大提高機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)。直線電機(jī)最高加速度可達(dá)2～10G，最大進(jìn)給速度可達(dá)60～200m/min或更高。此外，機(jī)床的運(yùn)動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進(jìn)給的加工方法。要求機(jī)床在大進(jìn)給速度條件下，應(yīng)具有高精度定位功能和高精度插補(bǔ)功能，特別是圓弧高精度插補(bǔ)。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

摘要：機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動件，當(dāng)其運(yùn)行速度低到一定值（如0.5mm/min）時，往往不是作連續(xù)勻速運(yùn)動，而是時走時停、忽快忽慢，這種現(xiàn)象稱之為爬行。嚴(yán)重影響著工作的表面質(zhì)量和尺寸精度，由于引起其原因復(fù)雜，往往不易排除，所以一直被認(rèn)為是機(jī)床運(yùn)動中最棘手的故障之一。本文試圖就這個問題加以粗淺的論證與探索。

關(guān)鍵詞：爬行滑動摩擦阻力

引言

爬行是機(jī)床常見而不正常的運(yùn)動狀態(tài)，主要出現(xiàn)在機(jī)床各傳動系統(tǒng)的執(zhí)行部件上（如刀架系統(tǒng)、工作臺等），且一般在低速行時出現(xiàn)較多。運(yùn)動速度低時，潤滑油被壓縮，油膜變薄，油楔作用降低，部分油膜破壞，摩擦面阻力發(fā)生變化。通常情況下，輕微程度的爬行有不易察覺的振動，顯著的爬行則是大距離地跳動。

進(jìn)給運(yùn)動中的爬行現(xiàn)象破壞了系統(tǒng)運(yùn)動的均勻性，不僅使被加工件精度和表面質(zhì)量下降，也會破壞液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使機(jī)床導(dǎo)軌加速磨損，甚至產(chǎn)生廢品和事故。

一、機(jī)床爬行原因分析

摘要：為適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展，高校教育進(jìn)行了不斷創(chuàng)新和改革，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)不斷發(fā)展。文章對機(jī)械制造基礎(chǔ)課程特點和教師教學(xué)應(yīng)改革的方向進(jìn)行了敘述。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造基礎(chǔ)；基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革

機(jī)電工程學(xué)院的教學(xué)主要有機(jī)電一體化、機(jī)械制造、機(jī)械工程和自動化等專業(yè)課，其中機(jī)械制造基礎(chǔ)是這些專業(yè)課程的基礎(chǔ)課程。在機(jī)械制造教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力為主，教會實際應(yīng)用能夠運(yùn)用到的知識，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點上是將理論性知識講通并加強(qiáng)知識的應(yīng)用能力，努力做到在高校課堂上經(jīng)理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)方式。

1機(jī)械制造基礎(chǔ)的內(nèi)容和特點

機(jī)械制造基礎(chǔ)課程主要有四大重點內(nèi)容供學(xué)生學(xué)習(xí)，包括金屬切削機(jī)床、機(jī)床夾具、金屬切削原理與刀具和機(jī)械制造工藝，這四大點內(nèi)容相結(jié)合形成了機(jī)械制造系統(tǒng)，也是機(jī)械制造重要技術(shù)中的基礎(chǔ)內(nèi)容。完整的系統(tǒng)體系是需要互相協(xié)作的[1]。一旦失去機(jī)床則不能完成工件和刀具的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；切削零件的加工過程則需要準(zhǔn)確、堅固的夾具進(jìn)行合理的配合；工藝在機(jī)械制造過程中的程度、標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量與切削時的種種原因都有關(guān)聯(lián)，零件在機(jī)械制造過程中與加工質(zhì)量和生產(chǎn)速度還有經(jīng)濟(jì)利益都有密不可分的關(guān)系。因此必須掌握機(jī)械制造體系中的內(nèi)在關(guān)系，將知識和技術(shù)結(jié)合在一起進(jìn)行實際應(yīng)用，以正確、科學(xué)有效的方式解決面臨的狀況，從而制造出更精美的物品，使企業(yè)獲得更多經(jīng)濟(jì)利益。學(xué)生掌握機(jī)械制造基礎(chǔ)的內(nèi)容后，應(yīng)該通過學(xué)習(xí)將專業(yè)知識綜合、合理的應(yīng)用到實際中，由此可見這門課程涉及的范圍和知識面很廣，綜合性非常強(qiáng)[2]。機(jī)械制造基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容源于實際加工制造所運(yùn)用到的技術(shù)，教研人員通過不斷的收集、分析和總結(jié)更加完善、科學(xué)的技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，方便課堂的實踐活動。

2機(jī)械制造基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容改革