高速切削

周龍

隨著機(jī)床、刀具和高速旋轉(zhuǎn)銑刀技術(shù)的進(jìn)步，“高速加工”(HSM)已經(jīng)成為一種高效的加工過程，能夠完成高精度和高表面質(zhì)量零件的加工。隨著機(jī)床、主軸和數(shù)控系統(tǒng)或控制單元的顯著改進(jìn)，高速加工已被成功地應(yīng)用于航空工業(yè)復(fù)雜的鋁合金零件的加工，廣泛地應(yīng)用在汽車和電子元件產(chǎn)品中的沖壓模，還有塑料模具零件等。高速加工的主要優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用相關(guān)的問題主要依賴工件材料和所需的產(chǎn)品幾何形狀。高速加工的主要缺點(diǎn)有：過多的刀具磨損，需要特別昂貴的機(jī)床，并且這些機(jī)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(jìn)的刀具材料和涂層材料。
: R8 j4 [0 C/ u3 ~高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)：
1.高速切削對機(jī)床的要求
機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的首要條件和關(guān)鍵因素。高速切削要求機(jī)床具有高主軸轉(zhuǎn)速、高動態(tài)的進(jìn)給驅(qū)動，大的功率，主軸和床身良好的剛性，優(yōu)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(hù)等等。
) U! x8 A  h) _: }/ s+ ~( c(1)主軸要有高轉(zhuǎn)速、大功率和大扭矩
高速主軸是高速切削機(jī)床的最核心部件，高速切削機(jī)床不但要求主軸轉(zhuǎn)速高，而且要求傳遞的扭矩和功率也要大，并且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中還要保持良好的動態(tài)和熱態(tài)特性。
7 S; ]0 n; `1 O+ C2 \) z' w(2)進(jìn)給速度高，以保證刀具每齒進(jìn)給量基本不變
高速切削時(shí)要求甚高的進(jìn)給速度，珠絲杠驅(qū)動已不能滿足要求。現(xiàn)在多數(shù)高速切削機(jī)床采用直線電機(jī)驅(qū)動導(dǎo)軌，進(jìn)給速度由過去的6m/min提高到80-120m/min。
(3)進(jìn)給系統(tǒng)要有很大的加速度
  R7 ~6 X4 {' J: m: }在切削加工過程中，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高速切削，除了進(jìn)給速度要高外，進(jìn)給系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切削。這是高速切削對機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新要求，也是機(jī)床設(shè)計(jì)理論的新發(fā)展。
(4)對高速切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求高
高速切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)都應(yīng)有很高的靜、動剛度和優(yōu)良的力學(xué)性能。
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2.高速切削對刀具的要求
(1)使用優(yōu)質(zhì)刀具材料
" s3 Z3 x9 c! k: j高速切削刀具材料除應(yīng)滿足硬度、耐磨性、強(qiáng)度、韌性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性的要求外，還應(yīng)具備高的耐熱性、高的抗熱沖擊性、良好的高溫力學(xué)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(yōu)異的高速鋼和硬質(zhì)合金復(fù)雜刀具等。
/ B! q8 ^* ]( N+ }(2)刀柄結(jié)構(gòu)
2 z% Z- i" }6 X) x) _( k. Y高速切削的刀具在高轉(zhuǎn)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(shí)接觸，以獲得很高的接觸剛度和精度。
5 I; {% b4 Z3 Q; t0 p(3)能快速換刀
高速切削的刀柄結(jié)構(gòu)必須能保證快速換刀，快速換刀時(shí)間一般僅為數(shù)秒鐘。
) o1 @. I5 j. ~' I$ k7 p(4)刀具使用前的處理
高速切削的刀具使用前必須經(jīng)過精密動平衡，以免工作時(shí)發(fā)生振動。
4 H1 U0 e, ^4 I* h, U$ w' C3.高速切削對工藝的要求
6 l: p% j* w3 f% ?7 z- B( M0 q  [高速切削的工藝技術(shù)是進(jìn)行高速切削加工的關(guān)鍵。切削方法選擇不當(dāng)，會使刀具加劇磨損，完全達(dá)不到高速加工的目的。為了促進(jìn)高速切削加工技術(shù)的發(fā)展，必須對高速切削加工的工藝性與經(jīng)濟(jì)性問題進(jìn)行深入探討。高速切削加工工藝關(guān)鍵技術(shù)主要包括切削方法和切削參數(shù)選擇、優(yōu)化。
. C+ n8 O" G- Z- D% G(1)切削方式的選擇
3 B! G& `8 [, m) A+ g! i) u在高速切削加工中，應(yīng)盡量選用順銑加工，因?yàn)樵陧樸姇r(shí)，刀具剛切入工件產(chǎn)生的切屑厚度為最大，隨后逐漸減小。相反在逆銑時(shí)，刀具剛切入工件產(chǎn)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(chǎn)生大量熱，所以在逆銑中產(chǎn)生的熱量比順銑多很多，徑向力也大大增加。同時(shí)在順銑中，刀刃主要受壓應(yīng)力，而在逆銑中刀刃受拉應(yīng)力，受力狀態(tài)較惡劣，降低了刀具的使用壽命。
(2)保持恒定的金屬去除率
6 U# P2 {3 j" [2 r3 s/ H' h高速切削加工適于淺的切深，切削深度不應(yīng)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(shí)恒定的切削負(fù)載、切屑尺寸，可延長刀具的壽命、保證較好的加工質(zhì)量等。
9 |3 y4 ]9 G. p* d(3)走刀方式的選擇
+ U4 v  u3 W# s# O! s( L, b對于帶有敞口型腔的區(qū)域，盡量從材料的外面走刀，以實(shí)時(shí)分析材料的切削狀況。而對于沒有型腔的封閉區(qū)域，采用螺旋進(jìn)刀方式，在局部區(qū)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。
(4)在Ｚ方向切削連續(xù)的平面
傳統(tǒng)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(shù)，影響了工件的表面質(zhì)量，限制了機(jī)床和刀具強(qiáng)大功能的發(fā)揮。在高速切削加工中，常采用Ｚ方向切削連續(xù)的平面。采用比常規(guī)小的步距，從而降低每齒切削去除量，改善加工表面的質(zhì)量，縮短了加工時(shí)間。
高速切削加工技術(shù)可顯著提高加工效率和刀具壽命，且能得到很好的加工質(zhì)量，是現(xiàn)代制造技術(shù)中具有戰(zhàn)略性的重要技術(shù)。隨著高速加工應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，對新型刀具材料的研究、刀具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、數(shù)控刀具路徑新策略的產(chǎn)生和切削條件的改善也有所提高。而且，切削過程的計(jì)算機(jī)輔助摸擬也出現(xiàn)了，這項(xiàng)技術(shù)對預(yù)測刀具溫度和應(yīng)力，延長刀具使用壽命很有意義。很顯然，隨著各項(xiàng)新技術(shù)的不斷成熟和綜合運(yùn)用，以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征的高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。

wyy8612

謝謝樓主分享~

超聲振動切削

謝謝分享！

ly854128475

高速切削那個(gè)刀具離工件接近的時(shí)候一般是軸向接近還是垂直圓形工件接近？會不會直接把刀崩了