高效切削之我見(jiàn)

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2085

  
   采用傳統(tǒng)的加工工藝,很難再縮短加工時(shí)間。所以生產(chǎn)人員越來(lái)越多地使用高速加工工藝(HSC)。要想大幅度提高切削的速度,選用高效率的機(jī)床和刀具是關(guān)鍵。 

   采用高速切削技術(shù)(HSC即High Speed Cutting),也稱高效切削技術(shù)(HPCHigPerformance Cutting或High Production Cutting),可以在比傳統(tǒng)切削更短的時(shí)間里獲得更好的表面加工質(zhì)量。這樣,既可以省會(huì)或部分省去后續(xù)的精加工工序,又由于切削速度變快,可以使所需的切削力相應(yīng)變小,所以對(duì)薄壁的工件也可以進(jìn)行加工。另一個(gè)特點(diǎn)是HSC的加工頻率較高!斑@樣可以把加工頻率設(shè)定在機(jī)床和工件共振頻率之上!眾W地利(Steyr市的Profactor Produktionsforschung GmbH公司總經(jīng)理Johann Kastner博士如是說(shuō),“所以在加工工件時(shí)的振動(dòng)極小”。切削過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量幾乎都能隨切屑排走,因此可以使工件始終保持較低的溫度狀態(tài),使之那些對(duì)溫度敏感的工件如塑料,也能進(jìn)行很好的加工,而避免發(fā)生變形。 

   “高的切削速度也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題!盞astner博士一分為二地看待高速加工的優(yōu)點(diǎn)。通常加工速度快,磨損程度也會(huì)隨之加大,而刀具切削的標(biāo)準(zhǔn)路徑就會(huì)變短。如果工藝參數(shù)設(shè)定不佳,會(huì)導(dǎo)致工件的整體成本增加。另外,切削速度大,主軸轉(zhuǎn)速高,切削作業(yè)的安全性就差,這是因?yàn)殡x心力變大的緣故。就許多工件而言,在目前還不清楚其最佳的HSC參數(shù)情況下使用HSC工藝,將會(huì)導(dǎo)致加工費(fèi)用的增加。  

   高速加工技術(shù)的起源可以追溯到1931年。在這個(gè)時(shí)期,有一項(xiàng)專利號(hào)為523594的專利問(wèn)世。該項(xiàng)專利對(duì)“高速切削加工工藝”作了描述。此后,大約過(guò)了30年,人們才對(duì)高速切削的切削過(guò)程和工作原理有了了解。但是只有近幾年開(kāi)發(fā)出相應(yīng)高效的機(jī)床附件(例如高速電主軸、高材質(zhì)刀具和高質(zhì)表面鍍層以及相應(yīng)的夾具)后,高速切削才真正步入了正軌。 

   “只有找到合適的刀具材料和刀具的幾何形狀,才能實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的切削速度高出幾倍的高速切削工藝!蔽挥诙湃麪柖喾虻腟andvik公司的技術(shù)經(jīng)理Klaus Christoffel博士這樣強(qiáng)調(diào)刀具的重要性。 

   HSC對(duì)刀具材質(zhì)的要求是多方面的:刀具需要在耐磨性、熱硬度、抗負(fù)荷變換特性、抗斷裂特性、韌性和邊緣穩(wěn)定性以及抗溫度突變特性等諸多方面表現(xiàn)俱佳。細(xì)顆粒硬質(zhì)合金和超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金即可滿足這方面的要求。金屬陶瓷的傳熱性能要比超細(xì)顆粒合金的傳熱性能低三倍,所以它特別適合被用作HSC對(duì)鋼材作干式加工的刀具材質(zhì)。  

   金屬陶瓷的缺點(diǎn)是硬度小和抗彎強(qiáng)度弱。多晶金剛石(PKD)和多晶立方氮化硼(PKB)適合于對(duì)輕金屬(如AlSi合金材料)進(jìn)行加工。如果采用金屬陶瓷、細(xì)顆粒或超細(xì)顆粒硬質(zhì)含金做刀具材料,則必須涂覆適用于HSC的鍍層。因?yàn)橹挥羞@樣,刀具材料才能充分展示其性能。 

   同時(shí),HSC還被廣泛用于汽車工業(yè)中對(duì)大型模具(如深沖模、壓鑄模和注射模)的制造上。在模具生產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)械加工很費(fèi)工時(shí),所占費(fèi)用的比例也大。對(duì)用銑刀銑出來(lái)的模具進(jìn)行精加工,需花費(fèi)大量的時(shí)間。如果采用高速銑,同時(shí)配以好的銑加工策略,盡管銑的行距較小,但可以縮短加工的時(shí)間!癏SC精加工的目的首先在于要獲得完美的表面加工質(zhì)量,然后是要縮短加工時(shí)間!蔽挥贖armersbach附近Zell市的Prototyp-Werke GmbH公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理Josef Gießler這樣認(rèn)為。 

   模具制造業(yè)上HSC精加工和HPM粗加工(HPM即 High Performance Machining,高效加工)最常用到的刀具材料為硬金屬!暗,到目前為止還無(wú)法采用硬金屬對(duì)鋼鐵進(jìn)行HSC加工。”Gießler說(shuō),“因?yàn)橛步饘倌蜔嵝暂^差!蹦承┦軣岱(wěn)定的材料(如CBN)卻又承受不住機(jī)械載荷。Gießler認(rèn)為,“所能做的就是把HSC精加工和 HPM粗加工分成兩部分來(lái)進(jìn)行,因?yàn)橛糜诖旨庸さ挠操|(zhì)合金刀具無(wú)論在種類和外觀上,還是在鍍層上都有了很大的改進(jìn)!  

   使用相配套的夾具也是實(shí)現(xiàn)高速加工的一個(gè)條件。在制造模具時(shí),需要用到瘦長(zhǎng)型夾具,以便能加工出完整的外形!爸灰駭[精度高,動(dòng)態(tài)特性好,用于模具生產(chǎn)的夾具即可減少到兩種類型,即熱收縮型和冷收縮或受力收縮型”,位于Ostfildern的OttoBilz Werkzeugfabrik公司市場(chǎng)銷售經(jīng)理Markus Nolting這樣認(rèn)為。在徑向和軸向載荷大的情況下進(jìn)行切削加工,需要考慮收縮程度和材料剛性的關(guān)系。如果HSS刀具和硬質(zhì)合金刀具使用同類夾具,在受熱收縮時(shí)只有靠感應(yīng)技術(shù)來(lái)判定。 

什么是HSC? 

   通常所謂的高速切削(HSC)是指以高于傳統(tǒng)切削5~10倍的切削速度進(jìn)行切削加工。按照科學(xué)的定義來(lái)說(shuō),高速切削是指切削時(shí)刀具的推進(jìn)速度極高,以至于刀具和工件之間所產(chǎn)生的熱量(幾乎完全)不會(huì)擴(kuò)散到工件的基材里。 

   什么是最佳的HSC加工范圍,即什么是最佳的切削和進(jìn)結(jié)速度,這在很大程度上要取決于所加工的工件。HSC的加工范圍從加工鋁材或鎂材的大約2000m/min的切削速度開(kāi)始,直至目前的大約8000m/min的切削速度為止。鋼材的切削速度不到1000m/min,而鈦和鎳合金的切削速度則只能達(dá)到大約100m/min。這種巨大的反差反映出高速切削技術(shù)使用和效果的多樣性。

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