高速加工的幾個問題
發表時間:2010-02-10 08:49:19; 來源:
高速切削發展的主要經濟和技術因素
- 生存 市場上日益激烈的競爭導致不斷設置新的標準。對時間和成本效率的要求越來越高。這就迫使新工藝和生產技術不斷發展。高速切削提供了希望和解決方案……
- 材料 新的更難加工的材料已經強調了發現新的切削解決方案的必要性。航空航天業的心臟是用耐熱合金鋼和不銹鋼制造的。汽車工業使用了不同的雙金屬材料、小石墨鑄鐵(Compact Graphite Iron)，并增加了鋁的用量。模具制造業必須面對切削高硬度的淬火鋼的問題，從粗加工到精加工。
- 質量 對質量的高要求是空前激烈的競爭所導致的結果。
- 高速切削如果使用得正確，可以在這個領域提供一些解決方案。 替代手工精加工是一個例子，這對有復雜3D槽形的模具尤為重要。
- 工藝 對加工時間更短的要求 －只需很少幾次裝卡和簡化的物流(后勤)的要求在大部分情況下可由高速切削解決。模具制造業內的一個典型要求是在一次裝卡中完成所有完全淬火小零件的切削。使用高速切削，可以減少和免除費時費錢的EDM(放電加工)加工。
- 設計與發展 今日競爭中的主要方法之一是銷售新奇的產品。現在小汽車的平均生命周期是4年，計算機和配件1年半，手機3個月……這種快速的改變式樣和快速的開發產品的發展的先決條件是高速切削技術。
- 復雜產品 零件多功能表面增加了，例如新設計的渦輪機葉片有新的和優化的特性與功能。早期的設計允許用手工或機器人(機械手)來拋光。有新的、復雜的形狀的渦輪機葉片必須通過切屑來拋光，最好是用高速切削拋光。有越來越多的薄壁工件必須用切削進行精加工的例子(醫療設備、電子、國防產品、計算機零件)。
- 產品設備 切削材料、刀柄、機床、控制件，特別是CAD/CAM特性與設備的巨大發展就可能滿足一些要求，這些要求是新的生產方法和技術提出的，是必須滿足的。
高速切削的原始定義
1931年，德國一個專利中的Salomons理論講到：“以某一高切削速度(比常規切削高5－10倍)進行切削，在切削刃上去除切屑的溫度開始降低……
由以上得出結論：“似乎有用常規刀具以高切屑速度提高生產率的機會?！?BR>
不幸的是，現代研究已經能全面驗證這個理論。對于不同的材料，從某一切削速度開始切削刃上的溫度有相對降低。對于鋼和鑄鐵來說，這種溫度相對降低不大。但是，但是對鋁和其它非金屬則是大的。高速切削的定義必須依據其它因素。
今日的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是混亂的。關于高速切削的定義，存在許多觀點、許多謎團和許多方法和許多方法。讓我們看一下這些定義中的幾個：
在下面的討論影響高速切削過程的參數。從實用的觀點描述高速切削非常重要，這也可為高速切削的應用提供許多實用準則。
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- 使用有短切削刃和接觸長度的球頭立銑刀是有利的。另一個重要的設計特點是掏槽能力，當沿陡壁切削時，這必需的。也可以使用帶可轉位刀片的尺寸較小的切削刀具。特別是用于粗加工和半精加工。這些刀具應有很大的刀柄穩定性和彎曲剛度。錐度刀柄提高了剛度，重金屬制成的刀柄也提高了剛度。
- 模具的槽形應當是淺的，不能太復雜。一些槽形也適合使用具有高生產率的高速切削。
- 使輪廓切削刀具的路徑與順銑結合得越好，切削效果越好。
- 一個精加工或半精加工時應遵循的原則是采取淺深度切削。切削深度應不超過0.2/0.2 mm(ae/ap)。這是為了避免刀柄/切削刀具產生過大的彎曲，以保持模具的小公差和槽形精度。每個刀具均勻分布的余量也是保證恒定的個高的生產率的條件。當ae/ap恒定時，切削速度和進給率應總是保持在高的水平上。這樣，機械變化和切削刃上的負載會較小，刀具壽命也提高了。
切削參數
TiC,N或TiAlN涂層的整體硬質合金立銑刀在淬硬鋼(HRC 54-58)上的典型切削參數：(HRC 54-58)
- 粗加工
- 實際切削速度vc：100 m/min，ap(軸向切削速度)：刀具直徑的6-8%，ae(徑向切削深度)：刀具直徑的35-40%，fz(進給量每齒)：0.05-0.1mm/齒
- 半精加工
- 實際切削速度vc：150-200 m/min，ap(軸向切削速度)：刀具直徑的3-4%，ae(徑向切削深度)：刀具直徑的20-40%，fz(進給量每齒)：0.05-,15 mm/齒
- 精加工和超精加工
- 實際切削速度vc： 200-250 m/min，ap(軸向切削速度)： 0.1-0.2 mm, ae(徑向切削深度)： 0.1-0.2 mm, fz(每齒進給量)： 0.02-0.2 mm/齒
當然，這些值與外桿、懸伸、應用的穩定性、刀具直徑、材料硬度等有關。這些值僅是典型值和具體的某一應用的值。在對高速切削的討論中，有時可以看到提到的切削速度值是極高和不現實的。
| BR>推薦使用有壓縮空氣或高壓油霧的干銑削 |
高速切削的實用定義
- HSM不是簡單意義上的高速切削速度。 它應當被認為是用特定方法和生產設備進行加工的工藝。
- 高速切削無需高轉速主軸切削。許多高速切削應用是以中等轉速主軸并采用大尺寸刀具進行的。
- 如果在高切削速度和高進給條件下對淬硬鋼進行精加工，切削參數可為常規的4到6倍。
- 在這些情況中，切削速度vc可能是用刀具的名義直徑計算的，而不是用切削的有效直徑。例如：
- 90°角的立銑刀，直徑6 mm。實際切削速度為250 m/min時的主軸轉速 = 13 262 r/min。
- 球頭立銑刀，名義直徑為6 mm，軸向切削深度ap為0.2 mm時有效切削直徑為 2.15 mm。實際切削速度為250 m/min時的主軸轉速 = 36 942 r/min。
- 在小尺寸零件的粗加工到精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味著高生產率切削。
- 零件形狀變得越來越復雜，高速切削也就顯得越來越重要。
- 現在，高速切削主要應用于錐度40的機床上。
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