先進制造技術專題

高速切削技術清華大學精密儀器與機械學系制造工程研究所馮平法先進制造技術專題

高速切削技術清華大學先進制造技術專題

高速切削技術

切削技術的新發展高速切削的定義高速切削的特征和應用領域面向高速切削的切削刀具面向高速切削的制造裝備面向高速切削的夾緊技術高速切削的安全防護先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術提高加工質量降低加工成本提高生產率切削加工提高柔性提高切削速度提高精度擴大加工材料范圍減少消耗柔性制造系統高速切削精密與超精密加工硬材料切削干切削與微切削目標手段切削技術的新發展先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術切削技術的新發展高速切削干切削硬切削

邊界條件機床與裝備＋機床新概念＋驅動系統＋控制系統＋夾緊系統刀具＋刀具材料＋刀具涂層＋標準化與多功能化刀具先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的定義

高速切削是一個相對概念，是相對常規切削而言，用較高的切削速度對工件進行切削。一般認為應是常規切削速度的5～10倍。高速切削的速度范圍與加工方法和工件材料密切相關。HSC

＝ High-Speed-CuttingHSM

＝ High-Speed-MachiningHSM

＝ High-Speed-Milling

HSD ＝ High-Speed-DrillingHST ＝ High-Speed-TurningHSTM

＝ High-Speed-Turn-Milling先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的定義高速范圍與加工材料密切相關來源：PTW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的定義高速范圍與加工方法密切相關車削：700～7000

m/min；銑削：300～6000

m/min；鉆削：200～1100

m/min；磨削：150m/s以上。例如：在切削灰鑄鐵時，1000m/min以上才是高速車削，而400m/min就定義為高速鉆削。先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的定義20世紀20年代德國物理學家Carl.J.Salomon提出高速加工的理論先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的定義20世紀80年代以來，新型刀具材料的發展為高速切削的實際應用創造了條件。先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征來源：PTW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征工件材料：X100CrMoV51(2363)

，60HRC

刀具：球頭刀：d=6mm

刀刃數：2（CBN時1）刀具材料：

HM：硬質合金，TiN

涂層

CBN：立方氮化錋

Cermet：金屬陶瓷（切削速度）（刀具壽命）切削速度對刀具壽命的影響來源：PTW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征提高單位時間的切除量，降低產品的制造時間（常規銑削）（高速銑削）后續工作精加工半精加工粗加工加工準備設計來源：BMW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征提高加工表面質量行距行距實際輪廓要求輪廓加工余量行距來源：PTW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征降低切削力（切削速度）（主切削力）（用PCD刀具材料車削鋁合金）來源：PTW先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的特征減少傳遞給工件的熱量

切屑和接觸面之間的接觸區域產生的高溫會導致溫度效應并降低工件材料變形的阻力剪切角增大切削熱大部分由切屑快速帶走避免積屑瘤的產生工件后刀面刀具前刀面接觸區高速切削的剪切角常規切削的剪切角先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的優點

高單位時間切除率，降低加工成本

高加工表面質量，提高加工精度

低切削力，降低加工系統力變形

高激勵頻率，避免自激振蕩

切削熱由切屑帶走，減少工件熱變形

減少后續工序，降低加工成本先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的應用領域

航空航天工業輕合金的加工：飛機上的零件通常采用“整體制造法”，其金屬切除量相當大（一般在70％以上），采用高速切削可以大大縮短切削時間。模具制造業：型腔加工同樣有很大的金屬切除量，過去一直為電加工所壟斷，其加工效率低。

汽車工業：對技術變化較快的汽車零件，采用高速加工。（過去多用組合機加工，柔性差）

難加工材料的加工（如：Ni基高溫合金和Ti合金）

纖維增強復合材料加工

精密零件加工薄壁易變形零件的加工先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削的應用領域例1：高精度鋁質模具型腔加工：在傳統銑削加工中，由于鋁熔點低，鋁屑容易粘附在刀具上，雖經后續的鏟刮、拋光工序，型腔也很難達到精度要求，在制時間達60小時。高速銑削分粗、精兩道工序：n精＝20000r/min，ap=0.2mm，vf=5m/min；加工周期僅為6小時，完全達到精度要求。例2：塑料的輪胎型芯加工：用傳統方法(手工)需十幾道工序，在制時間20天以上，也很難達到復雜輪胎花紋的技術要求。采用高速銑削，n＝18000r/min，ap=2mm，vf=10m/min，在制時間僅24小時就完全達到了工藝要求。先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術實現高速切削的關鍵技術

高速切削機理及工藝高性能刀具材料及刀具設計制造技術高性能機床及其附件?機床結構及材料?機床設計制造技術?高速主軸系統?快速進給系統?高性能CNC系統?高性能刀具及工件夾緊系統?高效高精度測量測試技術?安全防護技術先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削刀具適用于高速切削的刀具材料：涂層硬質合金、金屬陶瓷、刀具陶瓷、CBN及PCD先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削刀具特點：“三高一專”，即高效率、高精度、高可靠性和專用化在基體上焊接刀片（材料CBN，PCD）的HSC刀具以高強度鋁合金做基體的HSC端面銑刀帶內部冷卻的鉆頭先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術高速切削刀具裝卡系統

最小的動不平衡量最小的徑向偏差高剛性傳遞高扭矩高精度換刀時的高重復精度高轉速下的安全性要求方案用空心短錐柄（HSK系列）取代快換錐柄（SK系列） ＋通過主軸端面進行軸向定位 ＋主軸和空心錐柄的脹塞配合HSK先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床對高速切削機床要求

床身等固定部件的高剛度和高抗振性主軸的高轉速和高加速度進給系統的高進給速度和高加速度主軸軸承的高剛度和高抗振性優化的切屑下落及運送系統可靠的安全防護系統先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床設計特征高速電機主軸直線電機（Z軸）混凝土聚合物床身框架焊接結構橫梁焊接結構XY工作臺直線電機驅動先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床高速電機主軸

驅動電機與主軸的一體化轉速至80.000r/min，用于小直徑刀具的高速切削大轉速范圍內的高扭矩輸出首選球軸承、液壓軸承、氣壓軸承或磁軸承先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床對進給系統的要求主軸轉速n進給速度vf

高進給速度：>20m/min

高進給加速度：>0.5g先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床直線進給電機位置測量系統機床滑臺初級線圈次級線圈導軌技術指標：vf>75m/mina=1-7g先進制造技術專題先進制造技術專題

高速切削技術面向高速切削的切削機床HALLERHILLESpecht500L高速銑床（EMO1997）

焊接的鋼機架直線電機進給驅動

Z滑臺：鋼－CFK三明治體箱中箱結構全封閉結構刀卡：HSK63

最大進給：100m/min

主軸轉速：24.000r/min

加速度：20m/s2先進制造技術專題11醉翁亭記

1．反復朗讀并背誦課文，培養文言語感。

2．結合注釋疏通文義，了解文本內容，掌握文本寫作思路。

3．把握文章的藝術特色，理解虛詞在文中的作用。

4．體會作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、導入新課范仲淹因參與改革被貶，于慶歷六年寫下《岳陽樓記》，寄托自己“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”的政治理想。實際上，這次改革，受到貶謫的除了范仲淹和滕子京之外，還有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文學家、史學家歐陽修。他于慶歷五年被貶謫到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期間，歐陽修在滁州留下了不遜于《岳陽樓記》的千古名篇——《醉翁亭記》。接下來就讓我們一起來學習這篇課文吧！【教學提示】結合前文教學，有利于學生把握本文寫作背景，進而加深學生對作品含義的理解。二、教學新課目標導學一：認識作者，了解作品背景作者簡介：歐陽修(1007—1072)，字永叔，自號醉翁，晚年又號“六一居士”。吉州永豐(今屬江西)人，因吉州原屬廬陵郡，因此他又以“廬陵歐陽修”自居。謚號文忠，世稱歐陽文忠公。北宋政治家、文學家、史學家，與韓愈、柳宗元、王安石、蘇洵、蘇軾、蘇轍、曾鞏合稱“唐宋八大家”。后人又將其與韓愈、柳宗元和蘇軾合稱“千古文章四大家”。

關于“醉翁”與“六一居士”：初謫滁山，自號醉翁。既老而衰且病，將退休于潁水之上，則又更號六一居士。客有問曰：“六一何謂也？”居士曰：“吾家藏書一萬卷，集錄三代以來金石遺文一千卷，有琴一張，有棋一局，而常置酒一壺。”客曰：“是為五一爾，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之間，豈不為六一乎？”寫作背景：宋仁宗慶歷五年(1045年)，參知政事范仲淹等人遭讒離職，歐陽修上書替他們分辯，被貶到滁州做了兩年知州。到任以后，他內心抑郁，但還能發揮“寬簡而不擾”的作風，取得了某些政績。《醉翁亭記》就是在這個時期寫就的。目標導學二：朗讀文章，通文順字1．初讀文章，結合工具書梳理文章字詞。2．朗讀文章，劃分文章節奏，標出節奏劃分有疑難的語句。節奏劃分示例

環滁/皆山也。其/西南諸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，瑯琊也。山行/六七里，漸聞/水聲潺潺，而瀉出于/兩峰之間者，釀泉也。峰回/路轉，有亭/翼然臨于泉上者，醉翁亭也。作亭者/誰？山之僧/曰/智仙也。名之者/誰？太守/自謂也。太守與客來飲/于此，飲少/輒醉，而/年又最高，故/自號曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之間也。山水之樂，得之心/而寓之酒也。節奏劃分思考“山行/六七里”為什么不能劃分為“山/行六七里”？

明確：“山行”意指“沿著山路走”，“山行”是個狀中短語，不能將其割裂。“望之/蔚然而深秀者”為什么不能劃分為“望之蔚然/而深秀者”？明確：“蔚然而深秀”是兩個并列的詞，不宜割裂，“望之”是總起詞語，故應從其后斷句。【教學提示】引導學生在反復朗讀的過程中劃分朗讀節奏，在劃分節奏的過程中感知文意。對于部分結構復雜的句子，教師可做適當的講解引導。目標導學三：結合注釋，翻譯訓練1．學生結合課下注釋和工具書自行疏通文義，并畫出不解之處。【教學提示】節奏劃分與明確文意相輔相成，若能以節奏劃分引導學生明確文意最好；若學生理解有限，亦可在解讀文意后把握節奏劃分。2．以四人小組為單位，組內互助解疑，并嘗試用“直譯”與“意譯”兩種方法譯讀文章。3．教師選擇疑難句或值得翻譯的句子，請學生用兩種翻譯方法進行翻譯。翻譯示例：若夫日出而林霏開，云歸而巖穴暝，晦明變化者，山間之朝暮也。野芳發而幽香，佳木秀而繁陰，風霜高潔，水落而石出者，山間之四時也。直譯法：那太陽一出來，樹林里的霧氣散開，云霧聚攏，山谷就顯得昏暗了，朝則自暗而明，暮則自明而暗，或暗或明，變化不一，這是山間早晚的景色。野花開放，有一股清幽的香味，好的樹木枝葉繁茂，形成濃郁的綠蔭。天高氣爽，霜色潔白，泉水淺了，石底露出水面，這是山中四季的景色。意譯法：太陽升起，山林里霧氣開始消散，煙云聚攏，山谷又開始顯得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明變化的，就是山中的朝暮。春天野花綻開并散發出陣陣幽香，夏日佳樹繁茂并形成一片濃蔭，秋天風高氣爽，霜色潔白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教學提示】翻譯有直譯與意譯兩種方式，直譯鍛煉學生用語的準確性，但可能會降低譯文的美感；意譯可加強譯文的美感，培養學生的翻譯興趣，但可能會降低譯文的準確性。因此，需兩種翻譯方式都做必要引導。全文直譯內容見《我的積累本》。目標導學四：解讀文段，把握文本內容1．賞析第一段，說說本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此運用了怎樣的藝術手法。

明確：首先以“環滁皆山也”五字領起，將滁州的地理環境一筆勾出，點出醉翁亭坐落在群山之中，并縱觀滁州全貌，鳥瞰群山環抱之景。接著作者將“鏡頭”全景移向局部，先寫“西南諸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南諸峰之中，視野集中到最佳處。再寫瑯琊山“蔚然而深秀”，點山“秀”，照應上文的“美”。又寫釀泉，其名字透出了泉與酒的關系，好泉釀好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”來。作者利用空間變幻的手法，移步換景，由遠及近，為我們描繪了一幅幅山水特寫。2．第二段主要寫了什么？它和第一段有什么聯系？明確：第二段利用時間推移，抓住朝暮及四季特點，描繪了對比鮮明的晦明變化圖及四季風光圖，寫出了其中的“樂亦無窮”。第二段是第一段“山水之樂”的具體化。3．第三段同樣是寫“樂”，但卻是寫的游人之樂，作者是如何寫游人之樂的？明確：“滁人游”，前呼后應，扶老攜幼，自由自在，熱鬧非凡；“太守宴”，溪深魚肥，泉香酒洌，美味佳肴，應有盡有；“眾賓歡”，投壺下棋，觥籌交錯，說說笑笑，無拘無束。如此勾畫了游人之樂。4．作者為什么要在第三段寫游人之樂？明確：寫滁人之游，描繪出一幅太平祥和的百姓游樂圖。游樂場景映在太守的眼里，便多了一層政治清明的意味。太守在游人之樂中酒酣而醉，此醉是為山水之樂而醉，更是為能與百姓同樂而醉。體現太守與百姓關系融洽，“政通人和”才能有這樣的樂。5．第四段主要寫了什么？明確：寫宴會散、眾人歸的情景。目標導學五：深入解讀，把握作者思想感情思考探究：作者以一個“樂”字貫穿全篇，卻有兩個句子別出深意，不單單是在寫樂，而是另有所指，表達出另外一種情緒，請你找出這兩個句子，說說這種情緒是什么。明確：醉翁之意不在酒，在乎山水之間也。醉能同其樂，醒能述以文者，太守也。這種情緒是作者遭貶謫后的抑郁，作者并未在文中袒露胸懷，只含蓄地說：“醉能同其樂，醒能述以文者，太守也。”此句與醉翁亭的名稱、“醉翁之意不在酒，在乎山水之間也”前后呼應，并與“滁人游”“太守宴”“眾賓歡”“太守醉”連成一條抒情的線索，曲折地表達了作者內心復雜的思想感情。目標導學六：賞析文本，感受文本藝術特色1．在把握作者復雜感情的基礎上朗讀文本。2．反復朗讀，請同學說說本文讀來有哪些特點，為什么會有這些特點。(1)句法上大量運用駢偶句，并夾有散句，既整齊又富有變化，使文章越發顯得音調鏗鏘，形成一種駢