1.高速铣削的一般特征; } g4 V- l; H" v" C9 p
高速铣削一般采用高的铣削速度,适当的进给量,小的径向和轴向铣削深度,铣削时,大量的铣削热被切屑带走,因此,工件的表面温度较低。
" ` `, |. P5 e. t7 P3 p
5 P" x; s/ B& ]6 z a" \/ @随着铣削速度的提高,铣削力略有下降,表面质量提高,加工生产率随之增加。但在高速加工范围内,随铣削速度的提高会加剧刀具的磨损。由于主轴转速很高,切削液难以注入加工区,通常采用油雾冷却或水雾冷却方法。下所示为铣削速度对加工性能的影响。
/ c5 Y, x8 ?5 Q3 }( {. ^$ R0 A
5 _. C2 S3 }! _6 T2. 高速铣削的优点
( _: [: k2 t" N: p- ?% N: J. s( s! q+ Z; t% N- A6 ]
由于高速铣削的特性,高速铣削工艺相对常规加工具有以下一些优点:
. t t$ ^, U) w1 x x7 L
# F0 `, s/ L' o& c# v, ~(1)提高生产率
$ C- ~. K3 U! c$ k铣削速度和进给速度的提高,可提高材料去除率。同时,高速铣削可加工淬硬零件,许多零件一次装夹可完成粗、半精和精加工等全部工序,对复杂型面加工也可直接达到零件表面质量要求,因此,高速铣削工艺往往可省却电加工、手工打磨等工序,缩短工艺路线,进而大大提高加工生产率。( Q: E; @2 m, D( m: u
$ t- J: Q. M1 C4 W
(2)改善工件的加工精度和表面质量6 t1 x# F0 e {) G9 r. e3 H \% S2 |
高速铣床必须具备高刚性和高精度等性能,同时由于铣削力低,工件热变形减少,高速铣削的加工精度很高。铣削深度较小,而进给较快,加工表面粗糙度很小,铣削铝合金时可达Ra0.4~0.6μm,铣削钢件时可达Ra0.2~0.4μm。 m9 s" W/ S1 d) I( p0 `5 w
" }/ `( ?$ J8 q3 ]- A3 H: S3 t% s(3)实现整体结构零件加工3 G# j. s1 r- k* Y5 p
高速切削可使飞机大量采用整体结构零件,明显减轻部件重量,提高零件可靠性、减少装配工时。/ H" {( P7 f6 B3 e8 y3 M4 r
q) i9 T; \" J% r& f
(4)有利于使用直径较小的刀具
4 |: r; _; L! T5 [" t f高速铣削较小的铣削力适合使用小直径的刀具,可减少刀具规格,降低刀具费用。
- c0 V/ O0 N( ]8 V' }/ o$ c
2 P2 D, `: L. v* K(5)有利于加工薄壁零件和高强度、高硬度脆性材料
8 T) _8 J8 p4 Q* r2 j2 z4 G7 s高速铣削铣削力小,有较高的稳定性,可高质量地加工出薄壁零件,采用高速铣削可加工出壁厚0.2mm, 壁高20mm的薄壁零件。高强度和高硬度材料的加工也是高速铣削的一大特点,目前,高速铣削已可加工硬度达 HRC60 的零件,因此,高速铣削允许在热处理以后再
9 {& i: O! ]. K: @ \6 ]; l进行切削加工,使模具制造工艺大大简化。
* \6 e- m/ j+ }$ I. P0 ~! d" }2 u- u- D5 c$ A: K9 [/ T
(6)可部分替代其他某些工艺,如电加工、磨削加工等
$ [! K; l8 |$ e由于加工质量高,可进行硬切削,在许多模具加工中,高速铣削可替代电加工和磨削加工。
$ C7 @; w5 P/ d7 H; a: [# A) M
$ [0 f) R0 t. S# W% `(7)经济效益显著提高% G7 |( k8 H( t5 t% ^7 c- y$ a
2 `, j. C; l( \! ^1 K( r) |& ?由于上述种种优点,综合效率提高、质量提高、工序简化、机床投资和刀具投资以及维护费用增加等,高速铣削工艺的综合经济效益仍有显著提高。
7 X2 ^0 T$ _/ K' {: `% I+ X( f
t: E) M0 D9 R2 `; `) {; t3 ~3.高速铣削的问题
& I( m- l) e# Y+ U) M0 k
5 _" }; C h8 @- y5 S! P$ w高速铣削是一项新技术,尚存在许多不足值得改进,包括:
; R8 _3 f1 N* h0 m" f/ m( }8 n6 X
(1)高速铣削机床较昂贵, 对刀具的切削性能、 精度和动平衡等要求较高, 固定资产投资较大,刀具费用也会提高;
3 C( j7 h9 N; i
3 m: A6 ?4 Z# ?" J8 M ]' _! e(2)加减速度时,加速度较大,主轴的启动和停止加剧了导轨、滚珠丝杆和主轴轴承磨损,引起维修费用的增加;
, ?' @ G J7 p- }6 u# o3 o1 Z7 a, T$ z% C4 Q6 A
(3)需要特别的工艺知识,专门的编程设备,快速数据传输接口;
" K0 D' N) \9 k1 V$ R. w( P5 H! R+ \+ i! n
(4)缺乏高级的操作人员;
9 ]8 B" d& t" o) x
. o0 K! C/ Z |) f# _$ L- T(5)调试周期较长;
3 H; X+ O( C/ u0 L: I3 ?0 m$ |( h g* T! p1 z2 c6 v$ c; O# `
(6)紧急停止实际上不可能实现!人工错误、硬件或软件错误都会导致严重的后果;
, l6 @" C- \$ l. U2 q3 p
3 E+ P1 \& j4 N6 V) Z4 @. }( V6 ^(7)安全要求很高:机床必须使用具有防弹功能的防护板和防弹玻璃;必须控制刀具伸出量;不要使用“重的”刀具和刀杆。要定期检查刀具、刀杆和螺钉的疲劳裂缝。选择刀具时必须注意许用的最大主轴转速,不使用整体高速钢刀具。+ _2 ^. v2 e6 K4 }4 z0 T, t/ R
7 j8 t: b$ K) y7 O0 P
4.高速铣削的应用
2 ` d0 g' F5 G
5 ?5 g3 u! x* O6 E* | l+ A/ Q7 l3 }高速铣削具有很多优点,应用越来越广泛,但也存在一些不足,因此,必须选择适合高速铣削的领域应用该技术。下表列出了高速铣削一些应用范围。
; L( T5 N2 R3 I( ?# S6 |
1 w* n1 B- M; n6 N
. U+ F7 o. \+ `. d
- c, t. X- m( s0 h5 U( |高速铣削在许多领域取得了成功的应用,如:飞机的蜂窝结构件必须采用高速铣削技术才能保证加工质量、梁、框、壁板等零件加工余量特别大,高速铣削可提高生产率,发动机的叶片采用高速铣削可解决材料难加工问题,等等;绝大部分模具均可利用高速铣削技术加. U Y8 d- c) t2 C% z) U& O
工,如锻模、压铸模、注塑与吹塑模等,锻模腔体较浅,刀具寿命较长;压铸模尺寸适中,生产率较高,注塑与吹塑模一般尺寸较小,比较经济。加工模具的石墨电极和铜电极也非常适用高速铣削;高速铣削也适用于模具的快速原型制造;电子产品中的薄壁结构加工尤其需7 S' g: b) z5 E: `1 W
要高速加工。汽车发动机零件也是高速铣削的应用领域。此外,高速铣削也可用于原型制造。
% T5 D$ y1 ]! i" o! a5 b" p5 G1 m) ]8 ]! A0 n `: I
5.高速铣削的关键技术
: r6 t) m$ |; G" A" z6 }: K7 q" V" d: O9 O
高速切削是制造技术中引人注目的一项新技术,其应用面广,对制造业的影响大。高速切削技术是新材料技术、计算机技术、控制技术和精密制造技术等多项新技术综合应用发展的结果。高速切削主要包括以下几方面的基础理论与关键技术:! |* K' i) P6 `2 r' W- f, h
% @7 M: f4 K( p8 g' H高速切削机理;
% \5 X+ A' a) G3 U( _- h( n高速切削刀具技术;% d% j$ J* g& S( M3 B: |) c9 @4 \
高速切削机床技术;
& ]& Y+ w$ d& ~9 w3 ~/ U高速切削工艺技术;" l! @1 y" n: ~3 a& T
高速加工的测试技术等。: G0 F; z2 F2 P6 q9 j$ I
- `0 V! h0 B! K* `: ~* t/ W+ i2 C4 a( h, B$ F: G
高速切削所包含的技术如下面的框图:* v7 |" y8 {$ |, T& }1 ^1 A' m
|