高速切削加工技術(shù)及其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用(上)

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:2475

高速切削加工是面向21世問紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù),它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征,在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用,并已取得了重大的技術(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。

  高速切削加工的技術(shù)特征

  高速切削是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù),工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?梢哉f,高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。其技術(shù)特征主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:

  1)切削速度很高,通常認(rèn)為其速度超過普通切削的5~10倍:

  2)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速很高,一般將主軸轉(zhuǎn)速在10000~20000r/min以上;

  3)進(jìn)給速度很高,通常達(dá)15~50m/min,最高可達(dá)90m/min

  4)對(duì)于不同的切削材料和所采用的刀具材料,高速切削的含義也不盡相同;

  5)切削過程中,刀刃的通過頻率(Tooth Passing Freqnency)接近于“機(jī)床-刀具-工件”系統(tǒng)的主導(dǎo)自然頻率(Dominant Natural Frequency)。   1992年,德國Darmstadt工業(yè)大學(xué)的H.Schulz教授在CIRP上提出了高速切削加工(High Speed Manu facturing,HSM)的概念及其涵蓋的范圍。認(rèn)為對(duì)于·不同的切削對(duì)象,過渡區(qū)(Transition)即為通常所謂的高速切削范圍,這也是金屬切削工藝相關(guān)的技術(shù)人員所期待的或者可望實(shí)現(xiàn)的切削速度。

  與傳統(tǒng)加工相比,由于高速切削顯著地提高了切削速度,從而導(dǎo)致工件與前刀面的摩擦增大并導(dǎo)致切屑和刀具接觸面溫度的提高。在該接觸點(diǎn),摩擦帶來的高溫能達(dá)到工件材料的熔點(diǎn),使得切屑變軟甚至液化,因而大大減小了對(duì)切削刀具的阻力,也就是減小了切削力,使得切削變得輕快,切屑的產(chǎn)生更加流暢。同時(shí)由于加工產(chǎn)生的熱量的70%~80%都集中在切屑上,而切屑的去除速度很快,所以傳導(dǎo)到工件上的熱量大大減少,提高了加工精度。高速切削加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要在于:提高生產(chǎn)效率;提高加工精度和表面質(zhì)量;降低切削阻力。

  高速切削加工在汽車工業(yè)中的應(yīng)用概況

  對(duì)于有大量材料需要移除的工件,具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)或超薄結(jié)構(gòu)的工件(如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、缸蓋,汽車覆蓋件模具等),傳統(tǒng)上需要花相當(dāng)長的機(jī)動(dòng)工時(shí)加工的工件以及設(shè)計(jì)變更快速、產(chǎn)品周期短的工件,均能顯示出高速切削所帶來的優(yōu)點(diǎn)。下面介紹汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車零件、覆蓋件模具高速切削加工。

  1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件的高速切削加工

  FTL:用高速加工中心組成高效率的柔性生產(chǎn)線(FTL),具有小型化、柔性突出以及易于變更加工內(nèi)容等顯著特點(diǎn)。

  為了發(fā)揮以車削加工中心和鏜銑類加工中心為代表的高速切削加工技術(shù)和自動(dòng)換刀功能的優(yōu)勢,提高加工效率,對(duì)復(fù)雜零件的加工應(yīng)盡可能采用集中工序的原則,即要求在一次裝夾中實(shí)現(xiàn)多道工序的集中加工,淡化傳統(tǒng)的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限,充分發(fā)揮設(shè)備和刀具的高速切削功能。同時(shí),對(duì)刀具也提出了多功能的新要求,要求一種刀具能完成零件不同工序的加工,減少換刀次數(shù),節(jié)省換刀時(shí)間,以減少刀具的數(shù)量和庫存量,有利于管理和降低制造成本。較常用的有多功能車刀、銑刀、鏜銑刀、鉆銑刀、鉆-銑螺紋-倒角等刀具。在批量生產(chǎn)線上使用一些針對(duì)性的工藝策略,還需要開發(fā)的專用刀具、復(fù)合刀具或智能刀具,以提高加工效率和精度,減少投資。在高速切削條件下,有的專用刀具可將零件的加工時(shí)間降至原來的1/10以下,效果十分顯著。

更多相關(guān)信息