奇正之道的博客:高速切削
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高速切削的定义是什么?

对于高速切削的讨论在一定程度上仍是混乱的。如何定义高速切削(HSM),目前有许多观点和许多方法。
让我们看一下这些定义中的几个:
  • 高切削速度切削
  • 高主轴速度切削
  • 高进给切削
  • 高速和高进给切削
  • 高生产率切削
我们对高速切削的定义描述如下:
  • HSM不是简单意义上的高切削速度。它应当被认为是用特定方法和生产设备进行加工的工艺。
  • 高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。
  • 如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工,切削参数可为常规的4到6倍。
  • 在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中,HSM意味着高生产率切削。
  • 零件形状变得越来越复杂,高速切削也就显得越来越重要。
  • 现在,高速切削主要应用于锥度40的机床上

高速切削的目标是什么?

高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本。它主要应用于精加工工序,常常是用于加工淬硬模具钢。另一个目标是通过缩短生产时间和交货时间提高整体竞争力。
达到这些目标的主要因素为:
  • 一次(更少此数)装夹的模具加工。
  • 通过切削改善模具的几何精度,同时可减少手工劳动和缩短试模时间。
  • 使用CAM系统和面向车间的编程来帮助制定工艺计划,通过工艺计划提高机床和车间的利用率。

高速切削的实际优点是什么?

刀具和工件可保持低温度,这在许多情况下延长了刀具的寿命。另一方面,在高速切削应用中,切削量是浅的,切削刃的吃刀时间特别短。这就是说,进给比热传播的时间快。
低切削力得到小而一致的刀具弯曲。这与每种刀具和工序所需的恒定的加工余量相结合,是高效和安全加工的先决条件之一。
由于高速切削中典型的切削深度是浅的,刀具和主轴上的径向力低。这减少了主轴轴承、导轨和滚珠丝杠的磨损。高速切削和轴向铣削也是良好的组合,它对主轴轴承的冲击小,使用这种方法可以使用悬伸较长的刀具而振动的风险不大。
小尺寸零件的高生产率切削,如粗加工、半精加工和精加工,在总的材料去除率相对低时有很好的经济性。
高速切削可在一般精加工中获得高生产率,可获得杰出的表面质量。表面质量常低于Ra 0.2µm。
采用高速切削,使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削,吃刀时间短,冲击和弯曲减小了。
模具的几何精度提高了,组装就容易和更快了。无论是什么人,技能如何,都能获得CAM/CNC生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些,费时的人工抛光工作可显著减少。常常可减少达60-100%
一些加工,如淬火、电解加工和电火花加工(EDM),可以大大减少。这就可降低投资成本和简化后勤供应。用切削代替电火花加工(EDM),模具使用寿命和质量也得到提高。
采用高速切削,可通过CAD/CAM很快改变设计,特别是在不需要生产新电极的情况下。或缺点吗?
  • 由于起始过程有高的加速度和减速度以及停止,导轨、滚珠丝杠和主轴轴承产生相对快的磨损。这常常导致较高的维护成本。
  • 需要专门的工艺知识、编程设备和快速传送数据的接口。
  • 可能很难找到和挑选高级技术员工。
  • 常有相当长的调试和出故障时间。
  • 加工中无需紧急停止,导致人为错误和软件或硬件故障会产生许多严重后果。
  • 必须有良好的加工计划——“向饥饿的机床提供食物”。
  • 必须有安全保护措施:使用带安全外罩及防碎片盖的机床。避免刀具的大悬伸。不要使用“重”刀具和接杆。定期检查刀具、接杆和螺栓是否有疲劳裂纹。 仅使用注明最高主轴速度的刀具。不要使用整体高速钢(HSS)刀具!

高速切削对机床有哪些要求?

对ISO/BT 40号机床的典型要求如下:
  • 主轴速度范围<40 000 转/分
  • 主轴功率>22 kW
  • 可编程进给率 40-60 m/分
  • 快速横向进给<90 m/分
  • 轴向减速度/加速度>1g
  • 块处理速度 1-20 毫秒
  • 数据传递速度 250 Kbit/s (1 毫秒)
  • 增量(线性) 5-20 微米
  • 或 NURBS 插补
  • 主轴具有高热稳定性和刚性,主轴轴承具有高的预张力和冷却能力。
  • 通过主轴的送风/冷却液
  • 具有高的吸收振动能力的刚性机床框架
  • 各种误差补偿——温度、象限、滚珠丝杠是最重要的。
  • CNC中的高级预见功能。

高速切削对切削刀具的典型特性或要求有哪些?

整体硬质合金:
  • 高精度磨削,径向跳动低于3微米。
  • 尽可能小的凸出和悬伸,最大的刚性,尽可能小的刀具弯曲变形和大的芯核直径。
  • 为了使振动的风险、切削力和弯曲尽可能小,切削刃和接触长度应尽可能短。
  • 超尺寸、锥度刀柄,这在小直径时特别重要。
  • 细晶粒基体和为了得到高耐磨性的TiAlN 涂层。
  • 用于风冷或冷却液的内冷却孔。
  • 适合淬硬钢高速切削要求的坚固微槽形。
  • 对称刀具,最好是设计保证平衡。
使用可转位刀片的刀具:
  • 设计保证的平衡。
  • 在刀片座和刀片上的保证跳动量小的高精度,主刀片的最大径向跳动为10微米。
  • 适合淬硬钢高速切削要求的牌号和槽形。
  • 刀具体上有适当的间隙,以避免刀具弯曲(切削力)消失时产生摩擦。
  • 送风或冷却液的冷却孔(立铣刀)。
  • 刀具体上标明允许的最大转速。
原载:奇正之道的博客
上载于:2006-7-16 12:50:35

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