高效实现难切削作业的途径
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高速度往往被视为是高效加工的前提条件。但是在难切削的加工作业中,这个条件却是次要的。更为关键的因素是要达到单位时间内大的切削量和大的切削深度以及高进给量。

图1 在切削难度大的作业场合,高的切削速度并非总是决定性的因素,大的切削深度和大的进给量反而更为重要

图2 H型系列卧式加工中心用于加工量变化着的批量加工作业,H2000型拥有双驱动Z轴

图4 工作台拥有一个力矩传递的变址,可允许一个4×90°的调整

图5 Speed-Pack可用于快速而高精度的轻金属加工场合

硬切削的挑战

在加工大余量的铸造件时,用户在粗加工作业中都希望获得较大的切削力。但是,在对加工难度大的高韧性材料(如钛、不锈钢和高合金钢或特种钢)进行加工时,很多设备时常就达到了其效率或稳定性的极限,满足不了加工需求。成功实现大难度切削的一个前提就是把机床当作一种多环节的机械加工链。设备是基础,只有当刀片很高的切削力和推力由机架承受的时候,装机功率才可以成功地转化为单位时间的切削量。对加工任务的全面观察,是加工作业能够高效完成的关键。只有把设备、工装、工件、刀具和加工流程构成的整个系统视为是一个单元,方可达到较高水平、较稳定和经济性较好的工艺流程(图1)。

设备与加工流程的统一

工艺链中最薄弱的环节往往决定能否成功。因此,稳定、高效的设备结合最佳的流程,便是通往成功的一把钥匙。
Heller公司拥有最新的技术发展水平。在设计H型系列卧式加工中心时,就把功率储备的因素考虑进去,从而使得坚固耐用的设备可以在最大范围内得到充分的利用。对此,用于H2000型(图2)和H 4000型设备上的双驱动Z轴也起到了很大的作用。

机架和部件的高刚性

瞬间不能决定生产的优劣,因为生产是一个延续的过程。七天生产,三班作业。机床和部件的刚性结构在最初就按照最大刚性和良好阻尼特性进行设计,这也是大难度切削的基本条件。

图3 线性导轨确保了通往换装位置门的畅通,并达到操作简便的效果
H型系列加工中心拥有利用贯穿式拓扑优化了的结构件。研发人员的目标,并非从设计理念出发,去堆积大的重量,相反却要使设备尽可能地“苗条”。对于设备的工作空间来说,也是如此。这也避免了切屑堆积在表面上,从而使得设备机构变热等情况的发生。为了优化可接近的程度,线性导轨确保了通往换装位置门的畅通,并达到操作简便的效果(图3)。工作台拥有一个力矩传递的变址,可允许一个4×90的调整。解锁通过脚动键钮来实现(图4)。除了单独的设备配置之外,针对H2000型和H4000型,还提供了两种选项:Power-Pack适用于从事大难度切削的用户,对此,除了可以采用17kW/81Nm/10000min-1的标准型主轴之外,也可以安装使用一个38kW/242Nm/10000min-1型号的主轴。因此,Speed-Pack方案用以针对快速而精确加工轻金属的用户(图5)。这里有两种轴型可供选择:一种为40kW/95Nm/10000min-1的主轴,另一种为最大功率达25kW、最大力矩为40Nm和转速为24000min-1的快速旋转型Highspeed-Cutting主轴。

大切削力进一步优化高品质刀具

大难度切削需要用到大的切削力,这对刀具技术提出了极大挑战,这些差异往往存在于微小的细节上。切削材料的选择和切削边缘的造型面临着特别的挑战,硬的细颗粒材料、耐磨层、切削边缘的准备、动态刚性刀具只是一些与大难度切削作业相关的词条,但是,如果使用了错误的切削策略,即使是最好的刀具,也会很快达到它的极限。因此,正确的切削策略结合正确的加工切削参数,这对于接近极限的加工作业来说是至关重要的。此时,一般都采用过程监控技术,如IPM(集成过程监视)。即使刀具失灵,设备和工件也都可以得到有效保护,生产也可通过有效的补位措施,继续进行下去。
本文作者:Hannes Zipse
原载:《MM现代制造》
上载于:2008-12-8 9:00:03

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