隨著機床、刀具和高速旋轉銑刀技術的進步，“高速加工”(HSM)已經成為一種高效的加工過程，能夠完成高精度和高表面質量零件的加工。隨著機床、主軸和數控系統或控制單元的顯著改進，高速加工已被成功地應用于航空工業復雜的鋁合金零件的加工，廣泛地應用在汽車和電子元件產品中的沖壓模，還有塑料模具零件等。高速加工的主要優點有：材料去除率高，研制周期短，切削力低，工件變形小。然而，同高速加工的應用相關的問題主要依賴工件材料和所需的產品幾何形狀。高速加工的主要缺點有：過多的刀具磨損，需要特別昂貴的機床，并且這些機床必須有良好的主軸、控制器單元和夾具，具有動平衡的刀柄，最重要的是要有先進的刀具材料和涂層材料。
/ x8 U# v$ u: Y' A, i9 Z4 ^( t高速切削加工的關鍵技術：) v1 Z$ B. F1 U! b- x1 t% c
1.高速切削對機床的要求5 o e7 N8 r) {8 J
機床是實現高速切削的首要條件和關鍵因素。高速切削要求機床具有高主軸轉速、高動態的進給驅動，大的功率，主軸和床身良好的剛性，優良的吸振特性和隔熱性能，快速的CNC控制性能，可靠的安全防護等等。
" y1 i1 ?+ l) J6 J& a& ](1)主軸要有高轉速、大功率和大扭矩" q( Q4 w( d7 a3 E( m: L
高速主軸是高速切削機床的最核心部件，高速切削機床不但要求主軸轉速高，而且要求傳遞的扭矩和功率也要大，并且在高速運轉中還要保持良好的動態和熱態特性。
. P# C6 p1 e0 K2 {# X& ](2)進給速度高，以保證刀具每齒進給量基本不變
3 F" d' A v) v高速切削時要求甚高的進給速度，珠絲杠驅動已不能滿足要求。現在多數高速切削機床采用直線電機驅動導軌，進給速度由過去的6m/min提高到80-120m/min。+ I1 k4 r1 ]* Z; ^8 F& o$ l
(3)進給系統要有很大的加速度
9 r3 x. S: R0 ]) s2 P# ~# V7 ?2 m2 G在切削加工過程中，機床進給系統的工作行程一般只有幾十毫米至幾百毫米。在這樣短的行程中要實現穩定的高速切削，除了進給速度要高外，進給系統必須有很大的加速度，以盡量縮短啟動-變速-停車的過渡過程，實現平穩切削。這是高速切削對機床結構設計的新要求，也是機床設計理論的新發展。
( D4 t. ?1 z9 o6 |# O- p(4)對高速切削機床的結構要求高4 {5 c, s7 _* K. ~9 V3 G2 J
高速切削機床的結構都應有很高的靜、動剛度和優良的力學性能。0 p `6 Y6 C h
6 q; n: p8 O7 u2 _
2.高速切削對刀具的要求- c4 ?* h# a- i. D# ^- o8 W
(1)使用優質刀具材料) v7 f9 l" I; s: U' U$ R
高速切削刀具材料除應滿足硬度、耐磨性、強度、韌性、工藝性和經濟性的要求外，還應具備高的耐熱性、高的抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。目前適用于高速切削的刀具主要有：涂層刀具、金屬陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氯化硼(CBN)刀具及聚晶金剛石(PCD)刀具、性能優異的高速鋼和硬質合金復雜刀具等。' r2 w5 C, e0 V8 G) O* A+ ]8 u
(2)刀柄結構
6 d. U1 v0 G. }+ y. e; K, i" Y- c高速切削的刀具在高轉速下工作，原來的7:24錐柄接觸不可靠，錐面很難良好接觸。高速切削的刀具常采用短錐柄，定位錐面和端面同時接觸，以獲得很高的接觸剛度和精度。9 [) v) n! e, y" T8 C& }
(3)能快速換刀8 G6 G3 e3 A) L4 K( [9 `! d
高速切削的刀柄結構必須能保證快速換刀，快速換刀時間一般僅為數秒鐘。4 D) m8 K* S$ s7 ?: k; b _
(4)刀具使用前的處理 s2 P! d7 Q' l8 R; v5 @1 ]
高速切削的刀具使用前必須經過精密動平衡，以免工作時發生振動。& j' W5 G. e. m5 B# h4 h
3.高速切削對工藝的要求
7 {; g g3 K, g# \高速切削的工藝技術是進行高速切削加工的關鍵。切削方法選擇不當，會使刀具加劇磨損，完全達不到高速加工的目的。為了促進高速切削加工技術的發展，必須對高速切削加工的工藝性與經濟性問題進行深入探討。高速切削加工工藝關鍵技術主要包括切削方法和切削參數選擇、優化。 G' s% b4 U& R0 Y% b, I
(1)切削方式的選擇
# B1 n# a: U( o2 f l- B( `) E1 y% l在高速切削加工中，應盡量選用順銑加工，因為在順銑時，刀具剛切入工件產生的切屑厚度為最大，隨后逐漸減小。相反在逆銑時，刀具剛切入工件產生的切屑厚度為最小，隨后逐漸增厚，這樣增加了刀具與工件的摩擦，在刀刃上產生大量熱，所以在逆銑中產生的熱量比順銑多很多，徑向力也大大增加。同時在順銑中，刀刃主要受壓應力，而在逆銑中刀刃受拉應力，受力狀態較惡劣，降低了刀具的使用壽命。
" m8 A, I" Q9 E$ b+ y(2)保持恒定的金屬去除率
7 s [, U. r# u n高速切削加工適于淺的切深，切削深度不應超過0.2/0.2mm(ac/ap)，金屬去除率保持恒定，使加在工件上的切削載荷恒定，同時恒定的切削負載、切屑尺寸，可延長刀具的壽命、保證較好的加工質量等。
0 f- Y8 X2 x- e i(3)走刀方式的選擇
1 l! \8 l! Q& @8 [0 O對于帶有敞口型腔的區域，盡量從材料的外面走刀，以實時分析材料的切削狀況。而對于沒有型腔的封閉區域，采用螺旋進刀方式，在局部區域切入。盡量減少刀具的急速換向，高速切削加工主要選擇回路或單一路徑切削。
; Y7 m6 d. D+ {(4)在Ｚ方向切削連續的平面
0 G% D) }5 O; ~, t7 Z. E傳統加工型腔的方法是使用靠模銑削，這種加工方式增加了刀具切入、切出工件的次數，影響了工件的表面質量，限制了機床和刀具強大功能的發揮。在高速切削加工中，常采用Ｚ方向切削連續的平面。采用比常規小的步距，從而降低每齒切削去除量，改善加工表面的質量，縮短了加工時間。
0 C* X/ E/ M! Q高速切削加工技術可顯著提高加工效率和刀具壽命，且能得到很好的加工質量，是現代制造技術中具有戰略性的重要技術。隨著高速加工應用范圍的擴大，對新型刀具材料的研究、刀具結構的改進、數控刀具路徑新策略的產生和切削條件的改善也有所提高。而且，切削過程的計算機輔助摸擬也出現了，這項技術對預測刀具溫度和應力，延長刀具使用壽命很有意義。很顯然，隨著各項新技術的不斷成熟和綜合運用，以高效率、高精度和高表面質量為基本特征的高速切削加工技術的應用已經越來越廣泛，并且取得了重大的技術經濟效益，是當代先進制造技術的重要組成部分。 |
發表于 2009-3-5 19:14:04
QQ好友和群
QQ空間
