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切削知识:高速切削与普通切削的区别

返回列表 来源:发布时间:2016-11-15 关注:

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  在现代机械切削加工技术中,高速切削正在越来越多地被人提及,其技术已开始被使用,随之而来的,首先是高速机床,那么,高速切削与传统切削技术究竟有什么不同?其实现的条件是什么?实现它有哪些益处?其适用性怎么样呢?本文将试图回答这些问题,并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析,用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较,促进高新技术在国内的应用和普及。
  
  在现代机械切削加工技术中,高速切削正在越来越多地被人提及,其技术已开始被使用,随之而来的,首先是高速机床,那么,高速切削与传统切削技术究竟有什么不同?其实现的条件是什么?实现它有哪些益处?其适用性怎么样呢?本文将试图回答这些问题,并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析,用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较,促进高新技术在国内的应用和普及。
  
  高速切削
  

  顾名思义,高速切削,首先是高的速度,即要有高的主轴转速,比如12000r/min、18000r/min、30000r/min、40000r/min,甚至还有更高的转速仍在试验中;另一方面,又应有更大的进给量,如30000mm/min、40000mm/min,甚至60000mm/min;再有就是快速移动、快速换刀、主轴换刀后从静态到达其所需转速的加速时间等等,只有达到了上述标准才能称之为高速。
  

切削知识:高速切削与普通切削的区别
   其次是要针对不同的加工对象、不同的硬度、不同的材质、不同的形状来选择相应合理的参数,而不能一味地追求为高速而高速,特别是对于型腔加工,形状复杂而刀具直径又较小时,由于刀具的运动轨迹不是简单的直线运动而是曲线,甚至有直角拐弯的时候,工艺参数的合理性就尤为重要,因为要想保持同一进给速度进行直角切削,搞不好会由于机床运动部件的巨大惯性而导致刀具做弯角运动时突然断裂,而变速运动又会由于加速和减速等运动造成切削厚度的瞬间变化,而导致切削刀变化使工件表面有切纹,由此使加工质量下降,所以,针对不同的加工对象,需要编程人员选择合理的刀具运动轨迹,优化切削参数;另一方面,根据需要选择适合的切削速度,只有这样才能真正发挥高速切削的长处。应用高速切削,我们可以实现下列目标:
  
  (1)由于采用小的切削深度和厚度,刀具每刃的切削量极小,因而机床主轴、导轨的受力就小,机床的精度寿命长,同时刀具寿命也延长了。
  
  (2)虽然切削深度和厚度小,但由于主轴转速高,进给速度快,因此使单位时间内的金属切除量反而增加了,由此加工效率也提高了。
  
  (3)加工时可将粗加工、半精加工、精加工合为一体,全部在一台机床上完成,减少了机床台数,避免由于多次装夹使精度产生误差。
  
  (4)可以加工高硬度、难加工材料(可达62HRC左右),可以钻ø1mm以下的小孔。
  
  (5)最重要的是,加工时间短,经济性能好。
  
  高速切削的适用性
  
  高速加工作为一种新的技术,其优点是显而易见的,它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。那么,它是不是放之四海而皆准呢?显然不行。目前,即便是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国,对于这一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究当中。实际上,人们对高速切削的经验还很少,还有许多问题有待于解决:比如高速机床的动态、热态特性;刀具材料、几何角度和耐用度问题,机床与刀具间的接口技术(刀具的动平衡、扭矩传输)、冷却润滑液的选择、CAD/CAM的程序后置处理问题、高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。迄今为止,国内目前真正在实际加工中使用的是瑞士MIKRON公司的主轴转速为42000r/min的机床,南京航空航天大学购买了MIKRON的主轴为18000r/min机床,上海交大、大连理工大学等也买了主轴转速为18000r/min的机床,山东工大、西安交大、北京理工大学都将购买高速机床做相应的研究。应该说,高速切削在我国,尚未正式进入大学课堂,如果一些教授、导师们的头脑中还是空白,那怎么去教学生、去发展相应的技术?更不要说国内的机床厂家的情况了。应该实事求是地讲,由于多年来国有企业科研投入少,现有的机制不能充分鼓励创新,基础研究和元器件水平薄弱,新产品开发滞后等诸多问题的影响,我国的机床行业与国外同行业一流水平的差距已经拉大,这一差距总的来说恐怕在十年以上。现在看来,主轴转速为10~42000r/min这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制。