目前,切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中,高速切削加工技术可显著提高加工效率,提高零件的精度和表面加工质量,降低加工成本,实现高效加工的目的。如今,在航空航天工业、模具制造、汽车制造等多个领域得到广泛的应用,取得了较好的经济效益,今后将在更为传统的制造行业中得到应用和发展。
切削加工是产品制造过程中的关键基础工艺,它的目标是为了提高加工质量和加工效率,降低加工成本。而高速切削速度能超过普通切削的5~10倍,能够大幅提高生产效率和单位时间内材料切除率,改善加工表面质量,降低加工费用。
高速切削是一个相对的概念,高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相关。高速切削加工是一个复杂的系统工程,涉及机床、刀具材料、刀具夹持系统及切削机理等诸多方面。近年来高速加工及其装备得到了迅猛的发展,表现在机床高速化的趋势日益突出,现在一些新型的加工中心的主轴转速可以达到10 000~12 000r/min,甚至有些能达到24 000 r/min以及50 000 r/min。所以现在很常见的实心型长锥式刀柄已经达不到现今高速式切削整形工艺的需求。针对这种情况,喜威一公司推出了HSK高速刀柄。
高速切削加工条件下,微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力,在加工过程中引起机床的急剧振动。因此,高速刀具系统的动平衡非常重要。
HSK刀柄尾部联接,空心柄锥度为1∶10,质量轻、行程短,锥面及端面双面接触,具有较高的静态和动态刚度,且具有较高的重复轴向和径向精度,适用于高速切削。针对转速10 000 r/min以上的高速机床,为了更好加工精度和质量,这款HSK高速刀柄将是客户的优选。
高速切削在我国发展较晚,再加上高速设备价格昂贵,制约了高速切削技术的发展。大部分厂家还是在用普通的数控机床,将高速切削原理用于普通的加床,也可以提高切削效率。
传统的铣削加工,往往采用较低转速,较大切削深度,较小的进给速度来生产。从高速切削理论看,这种方法属于高负荷状态下的切削,较大的切削应力,较大热变形和切削振动都会影响加工质量。高速切削的基本原理是在低负荷状态下,通过提高转速、减少切削深度、加大进给的方法,来最大限度减少切削热。热量被切屑带走,可以有效改善加工质量。
在喜威一公司某客户加工铝材质零件时,需要在表面加工一深6 mm,宽4 mm,长100 mm的槽,设备是普通的加工中心,刀具是直径4 mm铣刀。一开始的加工方法是,铣三刀,每刀2 mm,转速为2500 r/min,进给为100 mm/min,加工完成后,表面质量差,宽度实测4.1 mm,超差。针对这种情况,结合高速切削原理,重新编写程序,主轴转速提高到4500 r/min(该机床最大转速5000 r/min),切削深度减小到0.4 mm,进给增大到1000 mm/min。采用此方法加工,零件表面质量得到显著提高,宽度尺寸完全符合零件要求,加工时间缩短一半,提高了加工效率。
除此以外,喜威一公司生产的高速切削专用刀具,采用进口棒料,适合高速加工的设计参数以及高性能涂层等,帮客户实现高速切削,提高加工效率。
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