Ⅰ 高速切削的高速切削对机床的要求
对ISO/BT 40号机床的典型要求如下:
主轴速度范围<40 000 转/分 主轴功率>22 kW
可编程进给率 40-60 m/分
快速横向进给<90 m/分
轴向减速度/加速度>1g
块处理速度 1-20 毫秒
数据传递速度 250 Kbit/s (1 毫秒)
增量(线性) 5-20 微米
或 NURBS 插补
主轴具有高热稳定性和刚性,主轴轴承具有高的预张力和冷却能力。
通过主轴的送风/冷却液
具有高的吸收振动能力的刚性机床框架
各种误差补偿——温度、象限、滚珠丝杠是最重要的。
CNC中的高级预见功能。
Ⅱ 高速切削加工原理
高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术,是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题,通过高速切削加工的应用得到了解决。
其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工,以级数级提高,切削机理也发生了根本的变化。与传统切削加工相比,高速切削加工发生了本质性的飞跃,其单位功率的金属切除率提高了30%~40%, 切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%,留于工件的切削热大幅度降低,低阶切削振动几乎消失。
随着切削速度的提高,单位时间毛坯材料的去除率增加,切削时间减少,加工效率提高,从而缩短了产品的制造周期,提高了产品的市场竞争力。同时,高速切削加工的小量快进使切削力减少,切屑的高速排除,减少了工件的切削力和热应力变形,提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低,转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率,而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感,由此降低了表面粗糙度。
在模具的高淬硬钢件(hrc45~65)的加工过程中,采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序,避免了电极的制造和费时的电加工时间,大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。一些市场上越来越需要的薄壁模具工件,高速铣削可顺利完成。而且在高速铣削cnc加工中心上,模具一次装夹可完成多工步加工。这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的模具等行业是非常适宜的。
高速切削加工系统主要由可满足高速切削的高速加工中心、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、安全可靠的高速切削cam软件系统等构成,因此,高速加工实质上是一项大的系统工程。随着切削刀具技术的进步,高速加工已可以应用于加工合金钢(hrc>30),广泛地应用于汽车和电子元件产品中的冲压模、注塑模具等零件的加工。高速加工的定义依赖于被加工的工件材料的类型。例如,高速加工合金钢采用的切削速度为500m/min,而这一速度在加工铝合金时为常规采用的顺铣速度。
随着高速切削加工的应用范围扩大,对新型刀具材料的研究、刀具设计结构的改进、数控刀具路径新策略的产生和切削条件的改善等也有所提高。而且,切削过程的计算机辅助模拟技术也出现了,这项技术对预测刀具温度、应力、延长刀具使用寿命很有意义。铸造、冲模、热压模和注塑模加工的应用代表了铸铁、铸钢和合金钢的高速切削应用范围的扩大。工业领先的国家在冲模和铸模制造方面,研制时间大部分耗费在机械加工和抛光加工工序上。冲模或铸模的机械加工和抛光加工约占整个加工费用的2/3,而高速铣可正好用来缩短研制周期,降低加工费用。
基本原理
高速切削技术是包括高速切削机床,高性能刀具技术,高速切削加工理论及工艺等诸多相关技术的一项综合技术。
通常认为采用的切削速度和进给速度比常规加工速度高5——10倍的加工方式就是高速加工。并非普通意义上的采用大的切削用量来提高加工效率的加工方式。而是采用高转速,快进给。小背吃刀量和小进给量来去除余量。完成零件加工的过程。包括
高进给速度的高效加工工艺(HPM)和高生产率加工工艺(HSM)的高速切削技术。
切削加工时,切削温度随切削速度升高而很快提高,但到一定速度后,因切屑带走的热量随切削速度的提高而增加,切削温度升高逐渐很慢,直至很少变化;随切削速度的进一步提高,切削温度达到峰值后反而下降,到达一定值后就与普通切削具有一样的温度,而切削速度却高出很多。
高速切削加工切屑形成特征:每个分节基本保持一定的厚度,切屑在前刀面积累过程中由于刀具推挤作用而使切屑均匀增厚。锯齿在分节后沿前刀面和剪切面向上滑移的过程中,集中剪切面基本保持一个角度位置,即分节的前的前后面间保持平行剪切角被保留了下来的前后面间保持平行,剪切角被保留了下来。切屑分节自由表面基本保持了原来的长度,没有出现明显的变形。
Ⅲ 高速切削的技术优势是什么
科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟,超高速切削、超精密等技术对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。超高速切削借助于自身独特的机理和技术特点,从而获得极高的效率和工件质量。
高速切削的技术优势:
一、高速切削的技术优势
(1)高速切削速度快
高速切削以高于常规切削数倍左右的切削速度对工件切削,由于高速机床主轴激振频率远远超过系统的固有频率范围,高速切削过程平稳且无冲击。
(2)高速切削效率高
用高速数控中心或高速铣床制造工件,可以在工件一次装夹中完成型面的粗、精工和其他部位的机械工艺。
(3)高速切削质量好
由于采取了极小的步距和切深,高速切削可获得很高的表面质量,甚至可以省去钳工修光的工序。
(4)高速切削适用广
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,高速切削在切削高强度和高硬度材料方面具有较大优势,可以切削具有复杂型面、硬度比较高的工件。
二、高速切削的技术研发
(1)高速切削机理的研究
高速切削技术机理主要表现在由于速度大幅提高,产生的切削力、切削热、刀具磨损状况以及表面情况都将与传统切削对应因素所产生的现象和造成的结果显著不同。首先要进行高速切削机理的研究,并充分利用高速切削完成工件高效高质量的切削。
(2)高速切削参数的优化
在设备、材料、工艺一定的情况下使用合理的参数将大大提高切削效率,并做到刀具磨损和工件质量的最佳组合。因此在高速切削进行参数优化是提高效率和质量的一个重要技术环节。
(3)高速切削工艺的研究
成功进行高速切削的重要前提是承受近乎恒定的切削载荷,在这种条件下能够保证良好的高速切削效果。针对复杂模具曲面,需要去除材料体积变化小、切削载荷恒定的以避免刀具较快的磨损和减小让刀误差。
(4)高速切削数据的建立
高速切削数据库存储高速切削参数等数据供技术人员和操作人员查询和使用,在管理工艺数据和辅助技术人员进行工艺规划方面起着重要作用。
三、高速切削的油品选用
影响超高速切削精度的因素大致有切削定位基准、切削刀具的精度、切削走刀的合理性、工件原料的质量、切削油的性能等方面,如何选用切削油也是金属切削工艺的一项重要课题:
(1)硅钢切削油
硅钢是比较容易切削的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止切削毛刺产生的前提下会选用低粘度的切削油。
(2)碳钢切削油
碳钢切削油在选用时首先应根据难易和给油方法及脱脂条件来决定较佳粘度,其次使用硫型切削油可以避免氯型切削油生锈的问题。
(3)不锈钢切削油
不锈钢是容易产生硬化的材料,要求使用油膜强度高、抗烧结性好的切削油。一般使用含有硫氯复合型添加剂的切削油,在保证极压性能的同时,避免工件出现毛刺、刀具磨损等问题。
Ⅳ 高速切削的高速切削的定义
让我们看一下这些定义中的几个: 高切削速度切削
高主轴速度切削
高进给切削
高速和高进给切削
高生产率切削
我们对高速切削的定义描述如下:
HSM不是简单意义上的高切削速度。它应当被认为是用特定方法和生产设备进行加工的工艺。
高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。
如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工,切削参数可为常规的4到6倍。
在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中,HSM意味着高生产率切削。
零件形状变得越来越复杂,高速切削也就显得越来越重要。
现在,高速切削主要应用于锥度40的机床上
Ⅳ 高速切削加工技术的机床要求
超高速切削技术是切削加工的发展方向,也是时代发展的产物。高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一,它随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。然而,高速切削技术自身也存在着一些急待解决的问题,如高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损、建立高速切削数据库、开发适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术等。高速切削所用的CNC机床、刀具和CAD/CAM软件等,技术含量高,价格昂贵,使得高速切削投资很大,这在一定程度上制约了高速切削技术的推广应用。高速切削的高效应用要求机床系统中的部件都必须先进,主要表现在以下几个方面:
(1)机床结构的刚性
要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min,3D轮廓加工速度为10m/min),能够提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和减速度。
(2)主轴和刀柄的刚性
要求满足10000r/min到50000r/min的转速,通过主轴压缩空气或冷却系统控制刀柄和主轴间的轴向间隙不大于0.0002英寸。
(3)控制单元
要求32或64位并行处理器,具有高的数据传输率,能够自动加减速。
(4)可靠性与加工工艺
能够提高机床的利用率(6000h/y)和无人操作的可靠性,工艺模型有助于对切削条件和刀具寿命之间关系的理解。
常见国内外高速加工中心的代表如表1所示。与传统普通数控机床相比,其机床结构、加工速度和性能表现更加优秀,如德国的DMC85高速加工中心,采用直线电机和电主轴,其主轴转速达到30000r/min,进给速度达到120m/min,加速度超过1g(重力加速度)。高速机床要求高性能的主轴单元和冷却系统、高刚性的机床结构、安全装置和监控系统以及优良的静动力特性等,具有技术含量高、机床制造难度大等特点。目前国内的高速机床,其性能与国外相比还存在一定的差距。
Ⅵ 机床满足高速切削都有哪几项要求
机床满足高速切削大体上可分为以下几项要求:
1、机构设计适合高速运转
高速运转的机床首先要求其机构具有高刚性,要能吸收高频振动及高惯性G值,以确保高速切削精密度及稳定度。主轴转速现在已能达到很高的程度,这就要求高速主轴要有良好的润滑及冷却系统且又需符合短小轻薄的原则。作为高速加工的执行机构之一,高速进给机构要求能满足高进给加减速,同时必须达到高精度。因此,伺服电机与滚珠丝杠需无背隙及LOSSMOTION现象的实际传动,方能在高进给切削方面显示出效果;滚珠丝杠机构的设计也要能确保定位精度及防止热变位误差;而Z轴则要求轻量化,因为Z轴上下反应必须灵敏且不会有干涉抖动现象,同时需有特殊电控回路设计,这样Z轴即使在瞬间断电情况下也不会掉下,造成刀具插刀损坏。模具加工一般均为长时间加工,因此在主轴变频器长时间高速运转热量上升,很容易造成电子零件老化,因此电控箱需采用密闭式空调系统,方能确保箱内零件寿命及其稳定性,并防止油污进入。
2、优秀的CNC控制系统
CNC数控系统是发出位置指令的单元,要求指令能准确而快速地传递,经过处理后对每个坐标轴发出位置指令,伺服系统必须按照该指令快速驱动刀具或工作台准确地运动。它要求能够快速地处理程序段,能够把其加工误差控制为最小等等。在高速加工应用领域,西门子840D和Fanuc18iMB最具代表性。
3、适合高速运转的刀柄及刀具
高速切削用的刀具,尤其是高速旋转刀具,从保证加工精度方面以及操作安全方面考虑,都要求刀具及刀柄有更好的质量和性能。对于刀具来说,细长比小于10倍以下较好。这里有碳化钨刀具、CBN刀具和镀钛碳化钨刀具。而对于刀柄来说,要求其动平衡小于2.5G以下,HSK、BBT(BTF-B)和一些专用刀柄就能很好地满足以上要求。
4、专业化的CAD/CAM软件
专业化的CAD/CAM软件要求有精密的路径计算方式,除可精确地达到3DProfile的准确度要求,同时更可达到减少放电工序,甚至不用抛光就可达到表面质量要求。它必须能产生良好切削路径,使切削量稳定,不但提升加工效率,而且可以延长刀具寿命并节省刀具成本。介于设计软件的多样化,它需具有与其他软件良好的转档兼容性,可轻松地将其他软件转档的图档承接而不失真,即使有小破洞或段差亦能在内建的2D、3DCAD中快速修复,为使用者把住漏洞,掌握时效。
Ⅶ 高速切削技术都有什么概念
高速切削是一个相对概念,并且随着时代的进步而不断变化。一般认为高速切削或超高速切削的速度为普通切削加工的5~10倍。可以从不同的角度对切削速度进行划分。随着切削速度的提高,切削力会降低15~30%以上,切削热量大多被切屑带走,加工表面质量可提高1~2级,生产效率的提高,可降低制造成本20%~40%。所以高速切削意义不仅仅是得到较高的表面切削质量。
国外对高速切削技术的研究比较早,可以追溯到20世纪60年代。目前已应用于航空、航天、汽车、模具等多种工业中的钢、铸铁及其合金、铝、镁合金、超级合金(镍基、铬基、铁基和钛基合金)及碳素纤维增强塑料等复合材料的加工,其中以加工铸铁和铝合金最为普遍。加工钢和铸铁及其合金可达到500~1500m/min,加工铝及其合金可达到3000~4000m/min。国在高速切削领域方面的研究起步较晚,20世纪80年代才开始研究高速硬切削。刀具以高速钢、硬质合金为主,切削速度大多在100~200m/min,高速钢在40m/min以内。切削水平和加工效率都比较低。
近年来,虽然对高速切削技术已有比较深的认识,进口的部分数控机床和加工中心中也能达到高速切削加工的要求,但由于刀具等原因,高速切削技术应用也较少。目前主要在模具、汽车、航空、航天工业应用高速切削技术稍多,一般采用进口刀具,以加工铸铁和铝合金为主。
高速切削技术主要分为两方面,一方面是高速切削刀具技术,包括刀具材料、刀柄和刀夹系统、刀具动平衡技术、高速切削数据库技术、检测与监控系统等;另一方面是高速数控机床技术,包括机床整机结构的静动热态特性、电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统的高速及高加速度性能、轴承润滑系统、刀具冷却系统等。
Ⅷ 机械加工中高速切削就是说机床转速的提高是吗
主轴速度36000rpm以上为高速切削。