2017年5月23日

CNC高速加工綜述

我們選用海天 V型高速加工中心來作為高速加工的操作平臺一高速加工的技術優勢高速加工在切削原理上是對傳統切削認識的突破據資料介紹，在國外的高速加工試驗中已經證實，當切削速度超過一定值（V= 600m /m in）后，切削速度再增高，切削溫度反而降低，在切削過程中產生的熱量進入切削并從工件處被帶走試驗條件下的測試證明了在大多數應用情況下，切削時工件溫度的上升不會超過3℃相應地，在已給定的金屬切除率下，當切削速度超過某一數值之后，實際切削力會近似保持不變經過理想的高速加工后，切屑變形及其收縮加工的實現與應用對航空制造業有著重要的意義高速加工自身必須是一個各相關要素相互協調的系統，是多項先進技術的綜合應用，為此機床廠商應進行大力的開發研制，推出與高速加工相關的新技術設備二精工高速加工的發展現狀實用的高速加工技術跟隨引進的先進精工自動生產線刀具(工具) 精工機床(設備)，在機械制造業得到廣泛應用，相應的管理模式技術理念隨之融入企業在我國航天航空汽輪機模具等行業，程度不同地應用了高速加工技術，其間的差距在于國家對該行業投入資金引進政策等支持的多少，以及企業家們對高速加工系統技術認識的深淺相對于汽車制造業而言，這類機械制造行業基本上是屬于工藝離散型制造業其高速加工技術主要表征在對高速精工機床與刀具技術的應用上目前國內已引進的加工中心精工鏜銑床主軸轉速一般 ≤8 000r/m in(極少有12 000r/m in)，快進速度≤40m /m in 對鑄鋁鍛鋁合金體高強度鑄鐵和結構鋼件，多采用超細硬質合金涂層硬質合金刀具材料和標準結構的各類刀具加工超硬刀具材料及專用結構刀具應用還較少，加之機床主軸轉速偏低，一般不能進入高速切削領域以銑削加工為例，這些行業加工鋁合金工件：切削速度< 1 000m /m in，進給速度< 15m /m in，每齒進刀量< 0.35m m 車削：切削速度< 700m /m in 銑削鑄鐵結構鋼(含不銹鋼)工件：切削速度< 500m /m in，進給速度< 10m /m in，每齒進刀量< 0.3m m 上述行業中，精工設備利用率僅為25% 左右預計十五期間，上述行業將會在應用高速加工技術方面發生跳躍式的進步與發展高速加工中心請選擇海天精工三精工高速加工機床的關鍵技術高速機床是實現高速切削加工的前提和關鍵具有高精度的高轉速主軸，具有控制精度高的高軸向進給速度和進給加速度的軸向進給系統，又是高速機床的關鍵所在分述如下：1.高速主軸高速主軸是高速切削最關鍵零件之一目前主軸轉速在10 000-20 000 r/m in 的加工中心越來越普及，轉速高達 100000 r/ m in 200 000 r/ m in 250 000 r/ m in 的實用高速主軸也正在研制開發中高速主軸轉速極高，主軸零件在離心力作用下產生振動和變形，高速運轉摩擦和大功率內裝電機產生的熱會引起高溫和變形，所以必須嚴格控制為此對高速主軸提出如下性能要求：(1)高轉速和高轉速范圍；(2)足夠的剛性和較高的回轉精度；(3)良好的熱穩定性；(4)大功率；(5)先進的潤滑和冷卻系統；(6)可靠的主軸監測系統2.快速進給系統高速切削時，為了保持刀具每齒進給量基本不變，隨著主軸轉速的提高，進給速度也必須大幅度地提高目前高速切削進給速度已高達 50m /m in-120m /m in，要實現并準確控制這樣的進給速度對機床導軌滾珠絲杠伺服系統工作臺結構等提出了新的要求而且，由于機床上直線運動行程一般較短，高速加工機床必須實現較高的進給加減速才有意義為了適應進給運動高速化的要求，在高速加工機床上主要采用如下措施：(1)采用新型直線滾動導軌，直線滾動導軌中球軸承與鋼導軌之間接觸面積很小，其摩擦系數僅為槽式導軌的 1/20 左右，而且使用直線滾動導軌后，“爬行”現象可大大減少；(2)高速進給機構采用小螺距大尺寸高質量滾珠絲杠或粗螺距多頭滾珠絲杠，其目的是在不降低精度的前提下獲得較高的進給速度和進給加減速度；(3) 高速進給伺服系統已發展為數字化智能化和軟件化，高速切削機床己開始采用全數字交流伺服電機和控制技術；(4) 為了盡量減少工作臺重量但又不損失剛度，高速進給機構通常采用碳纖維增強復合材料；(5)為提高進給速度，更先進更高速的直線電機己經發展起來直線電機消除了機械傳動系統的間隙彈性變形等問題，減少了傳動摩擦力，幾乎沒有反向間隙直線電機具有高加減速特性，加速度可達 2g，為傳統驅動裝置的 10-20 倍，進給速度為傳統的 4-5 倍，采用直線電機驅動，具有單位面積推力大易產生高速運動機械結構不需要維護等明顯優點3.高速切削刀具技術(1)刀具材料高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學親合力要小，并具有優異的機械性能和熱穩定性，抗沖擊耐磨損目前在高速切削中常用的刀具材料有單涂層或多涂層硬質合金陶瓷立方氮化硼(C B N ) 聚晶金剛石等(2)高速切削刀具結構高轉速引起的離心力在高速切削中會使抗彎強度和斷裂韌性都較低的刀片發生斷裂，除損傷工件外，對操作者和機床會帶來危險因此，高速切削刀具除了滿足靜平衡外還必須滿足動平衡要求動平衡一般對小直徑刀具要求不嚴，對大直徑刀具或盤類刀具要求嚴格外伸較長的刀具，必須進行動平衡另外需要對刀具夾頭主軸等每個元件單獨進行平衡，還要對刀具與夾頭組合體進行平衡最后，將刀具連同主軸一起進行平衡但目前還沒有統一的平衡標準，對ISO 1940- 1 標準中的平衡質量G 值為平衡標準也有不同的看法，有的企業以 G 1 為標準（所謂 G 1，即刀具在 10 000r/m in 回轉時，回轉軸與刀具中心軸線之間只允許相差1Lm )，有的以G 215 為標準(3)高速切削刀具幾何參數高速切削刀具刀刃的形狀正向著高剛性復合化多刃化和表面超精加工方向發展刀具幾何參數對加工質量刀具耐用度有很大的影響，一般高速切削刀具的前角平均比傳統加工刀具小10b，后角約大 5b-8b 為防止刀尖處的熱磨損，主副切削刃連接處應采用修圓刀尖或倒角刀尖，以增大刀尖角，加大刀尖附近刃區切削刃的長度，提高刀具剛性和減少刀刃破損的概率(4)高速切削刀柄系統加工中心主軸與刀具的連接大多采用7B 24 錐度的單面夾緊刀柄系統，ISO C A T D IN B T 等都屬此類用在高速切削加工時，這類系統出現了許多問題，主要表現為：剛性不足 A TC (自動換刀)的重復精度不穩定受離心力作用的影響較大刀柄錐度大，不利于快速換刀及機床的小型化針對這些問題，為提高刀具與機床主軸的連接剛性和裝夾精度，適應高速切削加工技術發展的需要，相繼開發了刀柄與主軸內孔錐面和端面同時貼緊的兩面定位的刀柄兩面定位刀柄主要有兩大類：一類是對現有7B 24 錐度刀柄進行的改進性設計，如 B IG - PLU S W SU A B SC 等系統；另一類是采用新思路設計的 1B 10 中空短錐刀柄系統，有德國開發的H SK 美國開發的K M 及日本開發的N C 5 等幾種形式4.高速切削工藝高速切削具有加工效率高加工精度高單件加工成本低等優點高速加工和傳統加工工藝有所不同，傳統加工認為，高效率來自低轉速大切深緩進給單行程，而在高速加工中，高轉速中切深快進給多行程則更為有利高速切削作為一種新的切削方式，目前尚沒有完整的加工參數表可供選擇，也沒有較多的加工實例可供參考，還沒有建立起實用化的高速切削數據庫，在高速加工的工藝參數優化方面，也還需要做大量的工作高速切削 N C 編程需要對標準的操作規程加以修改零件程序要求精確并必須保證切削負荷穩定多數C N C 軟件中的自動編程都還不能滿足高速切削加工的要求，需要由人工編程加以補充應該采用一種全新的編程方式，使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線目前，C im atron M aster-cam U G Pro/E 等 C A M 軟件，都已添加了適合于高速切削的編程模塊5.高速機床的床身立柱和工作臺通過計算機輔助工程的方法，特別是用有限元進行優化設計，能獲得減輕重量提高剛度的床身和工作臺四結語高速加工技術是現代先進制造技術之一，其產生是市場經濟全球化和各種先進技術發展的綜合結果在此背景下，高速加工技術應運而生，逐步發展成為綜合性系統工程技術，并得到越來越廣泛的應用高速加工的巨大吸引力在于實現高速加工的同時，保證了高速加工精度航空航天汽車及模具制造業對高速加工的認同與強烈要求，推動著高速加工技術在國際上的發展本文由海天精工整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。http://www.hblengqueta.cn/加工中心請選擇海天精工

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