高速切削工藝
2016-11-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
高速切削
高速切削的定義是什么?
對于高速切削的討論在一定程度上仍是混亂的。如何定義高速切削(HSM),目前有許多觀點和許多方法。
讓我們看一下這些定義中的幾個:
高切削速度切削
高主軸速度切削
高進(jìn)給切削
高速和高進(jìn)給切削
高生產(chǎn)率切削
我們對高速切削的定義描述如下:
HSM不是簡單意義上的高切削速度。它應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是用特定方法和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行加工的工藝。
高速切削無需高轉(zhuǎn)速主軸切削。許多高速切削應(yīng)用是以中等轉(zhuǎn)速主軸并采用大尺寸刀具進(jìn)行的。
如果在高切削速度和高進(jìn)給條件下對淬硬鋼進(jìn)行精加工,切削參數(shù)可為常規(guī)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意味著高生產(chǎn)率切削。
零件形狀變得越來越復(fù)雜,高速切削也就顯得越來越重要。
現(xiàn)在,高速切削主要應(yīng)用于錐度40的機床上
高速切削的目標(biāo)是什么?
高速切削的主要目標(biāo)之一是通過高生產(chǎn)率來降低生產(chǎn)成本。它主要應(yīng)用于精加工工序,常常是用于加工淬硬模具鋼。另一個目標(biāo)是通過縮短生產(chǎn)時間和交貨時間提高整體競爭力。
達(dá)到這些目標(biāo)的主要因素為:
一次(更少此數(shù))裝夾的模具加工。
通過切削改善模具的幾何精度,同時可減少手工勞動和縮短試模時間。
使用CAM系統(tǒng)和面向車間的編程來幫助制定工藝計劃,通過工藝計劃提高機床和車間的利用率。
高速切削的實際優(yōu)點是什么?
刀具和工件可保持低溫度,這在許多情況下延長了刀具的壽命。另一方面,在高速切削應(yīng)用中,切削量是淺的,切削刃的吃刀時間特別短。這就是說,進(jìn)給比熱傳播的時間快。
低切削力得到小而一致的刀具彎曲。這與每種刀具和工序所需的恒定的加工余量相結(jié)合,是高效和安全加工的先決條件之一。
由于高速切削中典型的切削深度是淺的,刀具和主軸上的徑向力低。這減少了主軸軸承、導(dǎo)軌和滾珠絲杠的磨損。高速切削和軸向銑削也是良好的組合,它對主軸軸承的沖擊小,使用這種方法可以使用懸伸較長的刀具而振動的風(fēng)險不大。
小尺寸零件的高生產(chǎn)率切削,如粗加工、半精加工和精加工,在總的材料去除率相對低時有很好的經(jīng)濟性。
高速切削可在一般精加工中獲得高生產(chǎn)率,可獲得杰出的表面質(zhì)量。表面質(zhì)量常低于Ra 0.2µm。
采用高速切削,使對薄壁零件的切削成為可能。使用高速切削,吃刀時間短,沖擊和彎曲減小了。
模具的幾何精度提高了,組裝就容易和更快了。無論是什么人,技能如何,都能獲得CAM/CNC生產(chǎn)的表面紋理和幾何精度。如果花在切削上的時間稍多一些,費時的人工拋光工作可顯著減少。常常可減少達(dá)60-100%。一些加工,如淬火、電解加工和電火花加工(EDM),可以大大減少。這就可降低投資成本和簡化后勤供應(yīng)。用切削代替電火花加工(EDM),模具使用壽命和質(zhì)量也得到提高。
采用高速切削,可通過CAD/CAM很快改變設(shè)計,特別是在不需要生產(chǎn)新電極的情況下。
由于起始過程有高的加速度和減速度以及停止,導(dǎo)軌、滾珠絲杠和主軸軸承產(chǎn)生相對快的磨損。這常常導(dǎo)致較高的維護(hù)成本。
需要專門的工藝知識、編程設(shè)備和快速傳送數(shù)據(jù)的接口。
可能很難找到和挑選高級技術(shù)員工。
有相當(dāng)長的調(diào)試和出故障時間。
加工中無需緊急停止,導(dǎo)致人為錯誤和軟件或硬件故障會產(chǎn)生許多嚴(yán)重后果。
必須有良好的加工計劃——“向饑餓的機床提供食物”。
必須有安全保護(hù)措施:使用帶安全外罩及防碎片蓋的機床。避免刀具的大懸伸。不要使用“重”刀具和接桿。定期檢查刀具、接桿和螺栓是否有疲勞裂紋。 僅使用注明最高主軸速度的刀具。不要使用整體高速鋼(HSS)刀具!
高速切削對機床有哪些要求?
對ISO/BT 40號機床的典型要求如下:
主軸速度范圍<40 000 轉(zhuǎn)/分
主軸功率>22 kW
可編程進(jìn)給率 40-60 m/分
快速橫向進(jìn)給<90 m/分
軸向減速度/加速度>1g
塊處理速度 1-20 毫秒
數(shù)據(jù)傳遞速度 250 Kbit/s (1 毫秒)
增量(線性) 5-20 微米
或 NURBS 插補
主軸具有高熱穩(wěn)定性和剛性,主軸軸承具有高的預(yù)張力和冷卻能力。
通過主軸的送風(fēng)/冷卻液
具有高的吸收振動能力的剛性機床框架
各種誤差補償——溫度、象限、滾珠絲杠是最重要的。
CNC中的高級預(yù)見功能。
高速切削對切削刀具的典型特性或要求有哪些?
整體硬質(zhì)合金:
高精度磨削,徑向跳動低于3微米。
盡可能小的凸出和懸伸,最大的剛性,盡可能小的刀具彎曲變形和大的芯核直徑。
為了使振動的風(fēng)險、切削力和彎曲盡可能小,切削刃和接觸長度應(yīng)盡可能短。
超尺寸、錐度刀柄,這在小直徑時特別重要。
細(xì)晶?;w和為了得到高耐磨性的TiAlN 涂層。
用于風(fēng)冷或冷卻液的內(nèi)冷卻孔。
適合淬硬鋼高速切削要求的堅固微槽形。
對稱刀具,最好是設(shè)計保證平衡。
使用可轉(zhuǎn)位刀片的刀具:
設(shè)計保證的平衡。
在刀片座和刀片上的保證跳動量小的高精度,主刀片的最大徑向跳動為10微米。
適合淬硬鋼高速切削要求的牌號和槽形。
刀具體上有適當(dāng)?shù)拈g隙,以避免刀具彎曲(切削力)消失時產(chǎn)生摩擦。
送風(fēng)或冷卻液的冷卻孔(立銑刀)。
刀具體上標(biāo)明允許的最大轉(zhuǎn)速。
信息來源:中國工業(yè)設(shè)備網(wǎng)
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