高速切削技术特点
高速切削之所以得到工业界越来越广泛地应用,是因为它相对传统加工具有显著的优越性,具体说来有以下特点:
(一)生产效率有效提高。
高速切削加工允许使用较大的进给率,比常规切削加工提高5~10倍,单位时间材料切除率可提高3~6倍。当加工需要大量切除金属的零件时,可使加工时间大大减少。
(二)至少降低30%的切削力。
由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度,因此切削力较小,与常规切削相比,切削力至少可降低30%,这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形,使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。
(三)加工质量得到提高。
因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率,不会造成工艺系统的受迫振动,保证了较好的加工状态。由于切削深度、切削宽度和切削力都很小,使得刀具、工件变形小,保持了尺寸的精确性,也使得切削破坏层变薄,残余应力小,实现了高精度、低粗糙度加工。
从动力学角度分析频率的形成可知,切削力的降低将减小由于切削力产生的振动(即强迫振动)的振幅;转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率,避免共振的发生;因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度,提高加工质量。
(四)降低加工能耗,节省制造资源。
由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短,从而提高了能源和设备的利用率,降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例,符合可持续发展的要求。
(五)简化了加工工艺流程。
常规切削加工不能加工淬火后的材料,淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料,在很多情况下可完全省去放电加工工序,消除了放电加工所带来的表面硬化问题,减少或免除了人工光整加工。[3]
优势编辑
高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术,有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术,可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。近几年来,在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用,85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身,已成为国际模具制造工艺中的主流。
通过国内外汽车模具制造行业的高速切削加工技术实践应用,高速切削加工技术具有如下优势:
一、高速切削加工提高了加工速度
高速切削加工以高于常规切削10倍左右的切削速度对汽车模具进行高速切削加工。由于高速机床主轴激振频率远远超过“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围,汽车模具加工过程平稳且无冲击。
二、高速切削加工生产效率高
用高速加工中心或高速铣床加工模具,可以在工件一次装夹中完成型面的粗、精加工和汽车模具其他部位的机械加工,即所谓“一次过”技术(One Pass Machining)。高速切削加工技术的应用大大提高了汽车模具的开发速度。
三、高速切削加工可获得高质量的加工表面
由于采取了极小的步距和切深,高速切削加工可获得很高的表面质量,甚至可以省去钳工修光的工序。
四、简化加工工序
常规铣削加工只能在淬火之前进行,淬火造成的变形必须要经手工修整或采用电加工最终成形。则可以通过高速切削加工来完成,而且不会出现电加工所导致的表面硬化。另外,由于切削量减少,高速加工可使用更小直径的刀具对更小的圆角半径及模具细节进行加工,节省了部分机械加工或手工修整工序,从而缩短了生产周期。
五、高速切削加工使汽车模具修复过程变得更加方便
汽车模具在使用过程中往往需要多次修复以延长使用寿命,如果采用高速切削加工就可以更快地完成该工作,取得以铣代磨的加工效果,而且可使用原NC程序,无需重新编程,且能做到精确无误。
六、高速切削加工可加工形状复杂的硬质汽车模具
由高速切削机理可知:高速切削时,切削力大为减少,切削过程变得比较轻松,高速切削加工在切削高强度和高硬度材料方面具有较大优势,可以加工具有复杂型面、硬度比较高的汽车模具。