高速切削工藝常識

tags:    時間:2014-03-07 13:30:13
高速切削工藝常識簡介
各種材料的高速切削技術 高速切削不同材料時,其所用的切削工具、工藝方法以及切削參數均有很大不同,而且和在普通切削速度加工時的情況也有很大不同,掌握正確的高速切削工藝方法,是高速切削應用技……
高速切削工藝常識正文

各種材料的高速切削技術
高速切削不同材料時,其所用的切削工具、工藝方法以及切削參數均有很大不同,而且和在普通切削速度加工時的情況也有很大不同,掌握正確的高速切削工藝方法,是高速切削應用技術中的一個重要環節。
高速切削鋁合金技術
鋁材料零件的高速加工,在20世紀80年代就已經在工業中廣泛應用,經過適當冷處理的鋁合金材料,強度可高達540Mpa,它的相對密度很輕,是飛機和各種航天器零部件的主要材料,也是機器和儀錶零部件的常用金屬。近年來鋁合金在汽車和其它動力機械中的應用也逐漸增多。加工輕合金的優勢主要在:切削力和切削功率小,大約比切削鋼件小70%;切削短、不捲曲,因而在高速加工中易於實現大量切屑的排屑自動化,刀具磨損小,用硬質合金、多晶金剛石等刀具在很高的轉速下切削鋁合金材料,可以達到很高的刀具壽命;加工表面質量高,僅採用少量的切削液、在近乎干切的情況下不用再經過任何加工或手工研磨,零件即可得到很高的表面質量;可採用很高的切削速度進行加工,切削速度可高達1000-20000/min,高速加工95%以上切削熱被切屑迅速帶走,工件可保持室溫狀態,熱變形小,保證了加工的高精度。如瑞士米克朗的高速銑HSM400在2003年北京國際機床展上加工的一個薄壁鋁件,厚度為0。1mm,高度為25mm,進刀速度高達20000/min,而且保證了良好的尺寸精度和幾何精度。
高速銑削鋼技術
近年來,高速加工開始用於鋼的精加工,特別是加工形狀複雜的零件,高速切削可以大大提高生產率,高速銑削鋼和鋁合金有所不同,主要問題是刀具的磨損,優化切削參數的目的不僅僅為了提高金屬切除率,而且更注重於降低切削力,提高工件表面質量、尺寸精度和形狀精度以及減少刀具磨損。
鋼材的高速銑削技術
高速銑削鋼材時,刀具要用更鋒利切削刃和較大的后角,這樣可以減少切削時的刀具磨損提高刀具的使用壽命,刀具參數也應當隨著進給速度的變化而變化。當進給速度增加時,刀具的后角要減小;進給速度對刀具的前角的影響相對比較小。按照常規的切削規律,刀具的正前角能夠減小切削力,並減小月牙窪磨損。但在高速下,正前角並不比零度前角更多地降低切削力,負前角雖然能使刀具片有更高的切削穩定性,但是增大了刀具切削力和月牙窪磨損。在高速銑削時,軸向進給量對刀具磨損的影響比較小,而徑向進給量的影響則較大。刀具壽命隨切削麵的增加而降低。軸向進給切削和徑向進給切削二者之間是相互關聯的。在以徑向進給進行時,常常會因為高速產生的高溫超過刀具材料的紅硬性而造成刀具失效。在徑向進給比較慢時,刀具的非接觸區時間比接觸區時間長,短時間的發熱可以由比較長時間地冷卻來彌補。因此,從整體上來看,徑向進給速度應稍慢一些,建議進給量只值等於刀具直徑的5%-10%。
高速切削難加工材料技術
一般來講,合金材料包括特殊合金鋼、鈦、鎳合金。這些材料由於強度大、硬度高、耐衝擊,大多用於航空、航天製造和動力部門,但加工中這些材料容易硬化,切削溫度高,刀具磨損嚴重,屬於難加工材料。
在加工這些材料的過程中,導致刀片失效的典型形式刀具後面磨損,最大的磨損區是刀尖部位,另外是刀具和工件之間的通道處,由於切削條件差,磨損的痕迹會在這些地方產生,因而形成嚴重的刀口毛刺,刀刃的磨損改變了刀具的幾何參數,增大了切削力,尤其是切削高強度合金的情況時,容易使刀片碎裂。實驗證明逆銑要比順銑的效果好,加大刀具前角明顯減小切削力,刀具前角γ的變化範圍是在8°~28°之間。在上述前角範圍內,加工鈦合金、特殊合金和鎳基高溫合金材料時刀具壽命都能提高,當刀具前角為負時,刀具的切削穩定性提高,但刀具壽命降低。切削過程和刀具壽命也受刀具后角α的影響增加刀具后角可提高刀具壽命,但當后角20°時,刀具壽命開始下降。
高速切削硬質材料技術
淬硬鋼材料包括普通淬火鋼、淬火態模具鋼、軸承鋼、軋錕鋼及高速鋼等,是典型的耐磨結構材料,廣泛用於製造各種對硬度和耐磨性要求高的零件。淬硬鋼材料的特點是經淬火或低溫去應力后具有比較高的硬度(55~68HRC),很難用傳統的切削方法加工,通常採用磨削進行精加工,但磨削效率低下,成本高。高速硬切削為淬硬鋼材料加工提供了更好的解決途徑。提高了效率、少了污染、減少設備投資,適應柔性生產。淬硬鋼材料的伸長率小、塑性低、易於形成高光潔度表面,有利於以切代磨。但其硬度高,切削性能差。從切削過程可以看出加工淬硬鋼材料切削力增大、切削熱增加,為了獲得必要的加工精度和表面光潔度及刀具壽命,必須精心選擇切削刀具和幾何參數,優化切削工藝參數。比如選用材料CBN、PCBN、性能好的陶瓷、超細晶粒硬質合金及塗層硬質合金刀具。盡量選擇較大圓鼻刀具、刀具的前角為負的較好。(α≤-5°)
高速切削對刀的要求
高速切削主軸面向高速,同時高扭矩主軸的發展對刀柄提出高的要求,而普遍採用的普通ISO或BT刀柄已經無法滿足使用要求。在這方面,必須考慮以下因素:最小的動不平衡量、最小的徑向偏差、高鋼性、高精度、傳遞高扭矩、換刀時的高重複精度、高轉速下的安全性。原則上,這些要求必須通過主軸和刀柄之間的連接方式來滿足。不過這兩個介面都已經有了新的連接方式,最大限度地滿足了規定的要求。如瑞士的Schaublin公司生產的HSK-A和HSK-E型刀柄。對於不經常更換刃具通過熱冷縮裝配刀柄是最佳選擇,因為該方式提供出色的刀具同心度(低於0.003mm)並且可以傳遞非常高的扭矩,裝夾的精度和鋼性都很高。彈簧夾套在高速銑也有比較嚴格的要求,彈簧夾套主要有多種,普通彈簧夾套(能夠在一個夾頭上夾持多種直徑的刀具,稱ER)和標稱尺寸的夾套(稱D型)對於高速銑削技術,不建議使用普通彈簧夾套,因為加工受夾套配合精度影響。而選擇D型彈簧夾套這種夾套鋼性比較好,它是靠錐面和端面同時定位。夾套錐度小,從而可以優化刀具長度。
 

 

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