高速切削加工技術都有哪些優(yōu)勢特點 - 高性能臥式加工中心 臥式鏜銑床 數控龍門加工中心
高速切削加工作為模具制造中最為重要的一項先進制造技術,是集高效、優(yōu)質、低耗于一身的先進制造技術。在常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題,通過高速切削加工的應用得到了解決。其切削速度、進給速度相對于傳統(tǒng)的切削加工,以級數級提高,切削機理也發(fā)生了根本的變化。與傳統(tǒng)切削加工相比,高速切削加工發(fā)生了本質性的飛躍,其單位功率的金屬切除率提高了30%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削壽命提高了70%,留于工件的切削熱大幅度降低,低階切削振動幾乎消失。
高速切削之所以得到工業(yè)界越來越廣泛地應用,是因為它相對傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性,具體說來有以下特點:
一、生產效率有效提高。
高速切削加工允許使用較大的進給率,比常規(guī)切削加工提高5~10倍,單位時間材料切除率可提高3~6倍。當加工需要大量切除金屬的零件時,可使加工時間大大減少。
二、至少降低30%的切削力。
由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度,因此切削力較小,與常規(guī)切削相比,切削力至少可降低30%,這對于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形,使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能。
三、加工質量得到提高。
因為高速旋轉時刀具切削的激勵頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率,不會造成工藝系統(tǒng)的受迫振動,保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小,使得刀具、工件變形小,保持了尺寸的精確性,也使得切削破壞層變薄,殘余應力小,實現了高精度、低粗糙度加工。
從動力學角度分析頻率的形成可知,切削力的降低將減小由于切削力產生的振動即強迫振動、的振幅;轉速的提高使切削系統(tǒng)的工作頻率遠離機床的固有頻率,避免共振的發(fā)生;因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度,提高加工質量。
四、降低加工能耗,節(jié)省制造資源。
由于單位功率的金屬切除率高、能耗低以及工件的在制時間短,從而提高了能源和設備的利用率,降低了切削加工在制造系統(tǒng)資源總量中的比例,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
五、簡化了加工工藝流程。
常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料,淬火變形必須進行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料,在很多情況下可完全省去放電加工工序,消除了放電加工所帶來的表面硬化問題,減少或免除了人工光整加工。
高速切削加工技術是21世紀的一種先進制造技術,有著強大的生命力和廣闊的應用前景。通過高速切削加工技術,可以解決在汽車模具常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題。高速加工技術集高效、優(yōu)質、低耗于一身,已成為國際模具制造工藝中的主流。
通過國內外汽車模具制造行業(yè)的高速切削加工技術實踐應用,高速切削加工技術具有如下優(yōu)勢:
一、高速切削加工提高了加工速度
高速切削加工以高于常規(guī)切削10倍左右的切削速度對汽車模具進行高速切削加工。由于高速機床主軸激振頻率遠遠超過“機床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率范圍,汽車模具加工過程平穩(wěn)且無沖擊。
二、高速切削加工生產效率高
用高速加工中心或高速銑床加工模具,可以在工件一次裝夾中完成型面的粗、精加工和汽車模具其他部位的機械加工,即所謂“一次過”技術(One Pass Machining)。高速切削加工技術的應用大大提高了汽車模具的開發(fā)速度。
三、高速切削加工可獲得高質量的加工表面
由于采取了極小的步距和切深,高速切削加工可獲得很高的表面質量,甚至可以省去鉗工修光的工序。
四、簡化加工工序
常規(guī)銑削加工只能在淬火之前進行,淬火造成的變形必須要經手工修整或采用電加工最終成形。則可以通過高速切削加工來完成,而且不會出現電加工所導致的表面硬化。另外,由于切削量減少,高速加工可使用更小直徑的刀具對更小的圓角半徑及模具細節(jié)進行加工,節(jié)省了部分機械加工或手工修整工序,從而縮短了生產周期。
五、高速切削加工使汽車模具修復過程變得更加方便
汽車模具在使用過程中往往需要多次修復以延長使用壽命,如果采用高速切削加工就可以更快地完成該工作,取得以銑代磨的加工效果,而且可使用原NC程序,無需重新編程,且能做到精確無誤。
六、高速切削加工可加工形狀復雜的硬質汽車模具
由高速切削機理可知:高速切削時,切削力大為減少,切削過程變得比較輕松,高速切削加工在切削高強度和高硬度材料方面具有較大優(yōu)勢,可以加工具有復雜型面、硬度比較高的汽車模具。
隨著切削速度的提高,單位時間毛坯材料的去除率增加,切削時間減少,加工效率提高,從而縮短了產品的制造周期,提高了產品的市場競爭力。同時,高速切削加工的小量快進使切削力減少,切屑的高速排除,減少了工件的切削力和熱應力變形,提高了剛性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低,轉速的提高使切削系統(tǒng)的工作頻率遠離機床的低階固有頻率,而工件的表面粗糙度對低階頻率最為敏感,由此降低了表面粗糙度。
在模具的高淬硬鋼件(hrc45~65)的加工過程中,采用高速切削可以取代電加工和磨削拋光的工序,避免了電極的制造和費時的電加工時間,大幅度減少了鉗工的打磨與拋光量。一些市場上越來越需要的薄壁模具工件,高速銑削可順利完成。而且在高速銑削cnc加工中心上,模具一次裝夾可完成多工步加工。這些優(yōu)點在資金回轉要求快、交貨時間緊急、產品競爭激烈的模具等行業(yè)是非常適宜的。
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