高速切削加工工藝

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，轉(zhuǎn)Word此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！高速銑削加工工藝目錄一1二...........................................................................................................11................................................................................................11...............................................................11．1集成化系統(tǒng)21高速銑削加工工藝一1于鋁合金、銅等易切削金屬和淬火鋼、鈦合金，高溫合金等難加工材料，以及碳纖維塑料等非金屬材料，例如，在鋁合金等飛機(jī)零件加工中，曲面和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具加工中，高速銑削可加工淬火硬度大于HRC50的鋼件，因此許多情況下可省粗糙度要求。速度（約為常規(guī)速度的5～10倍）加工時(shí)，切削刃上的溫度會(huì)降低，因此有可能通過(guò)高速切削提高加工生產(chǎn)率”。六十多年來(lái)，人們一直在探索有效、適用、可靠的高速切削技術(shù)，到二十世紀(jì)九十年代逐漸在工業(yè)實(shí)際中推廣應(yīng)用。的含義還包括：除高切削速度外，高速切削還涉及非常特別的加工工藝和生產(chǎn)設(shè)備。適中的主軸轉(zhuǎn)速和大的銑刀直徑也非可實(shí)現(xiàn)高速切削以常規(guī)切削用量4～6倍的切削速度和進(jìn)給速度精加工淬火鋼也屬于高速切削率加工方法，對(duì)于形狀復(fù)雜和精度要求高的零件，高速切削更為重要。圖1.1為幾種材料高速切削的速度范圍。2高速銑削加工工藝密零件的加工問(wèn)題等等。高速切削是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，從刀具材料、刀柄、機(jī)床、控制系統(tǒng)、加工工藝技術(shù)、CAD/CAM等，均與常規(guī)加工有很大區(qū)別。2.2.1高速銑削的一般特征削時(shí)，大量的銑削熱被切屑帶走，因此，工件的表面溫度較低。隨著銑削速度的提高，銑削力略有下降，表面質(zhì)量提高，加工生產(chǎn)率隨之增加。但在高速加工范所示為銑削速度對(duì)加工性能的影響。2.2高速銑削的優(yōu)點(diǎn)由于高速銑削的特性，高速銑削工藝相對(duì)常規(guī)加工具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1.提高生產(chǎn)率3高速銑削加工工藝工打磨等工序，縮短工藝路線，進(jìn)而大大提高加工生產(chǎn)率。2.改善工件的加工精度和表面質(zhì)量減少，高速銑削的加工精度很高。銑削深度較小，而進(jìn)給較快，加工表面粗糙度很小，銑削鋁合金時(shí)可達(dá)Ra0.4～0.6,銑削鋼件時(shí)可達(dá)Ra0.2～0.4。3.實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)零件加工靠性、減少裝配工時(shí)。4.有利于使用直徑較小的刀具費(fèi)用。5.有利于加工薄壁零件和高強(qiáng)度、高硬度脆性材料速銑削可加工出壁厚0.2mm,壁高20mm的薄壁零件。高強(qiáng)度和高硬度材料的加此，高速銑削允許在熱處理以后再進(jìn)行切削加工，使模具制造工藝大大簡(jiǎn)化。6.可部分替代其他某些工藝，如電加工、磨削加工等工和磨削加工。7.經(jīng)濟(jì)效益顯著提高由于上述種種優(yōu)點(diǎn)，綜合效率提高、質(zhì)量提高、工序簡(jiǎn)化、機(jī)床投資和刀具投資以及維護(hù)費(fèi)用增加等，高速銑削工藝的綜合經(jīng)濟(jì)效益仍有顯著提高。2.3高速銑削的問(wèn)題高速銑削是一項(xiàng)新技術(shù)，尚存在許多不足值得改進(jìn)，包括：1產(chǎn)投資較大，刀具費(fèi)用也會(huì)提高；2承磨損，引起維修費(fèi)用的增加；3.需要特別的工藝知識(shí)，專門的編程設(shè)備，快速數(shù)據(jù)傳輸接口；4.缺乏高級(jí)的操作人員；5.調(diào)試周期較長(zhǎng)；67具伸出量；不要使用“重的”刀具和刀桿。要定期檢查刀具、刀桿和螺釘?shù)钠诹芽p。選擇刀具時(shí)必須注意許用的最大主軸轉(zhuǎn)速，不使用整體高速鋼刀具。4高速銑削加工工藝2.4高速銑削的應(yīng)用高速銑削具有很多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但也存在一些不足，因此，必須選擇適合高速銑削的領(lǐng)域應(yīng)用該技術(shù)。表2.4.1列出了高速銑削一些應(yīng)用范圍。削技術(shù)才能保證加工質(zhì)量、梁、框、壁板等零件加工余量特別大，高速銑削可提模具均可利用高速銑削技術(shù)加工，如鍛模、壓鑄模、注塑與吹塑模等，鍛模腔體較淺，刀具壽命較長(zhǎng)；壓鑄模尺寸適中，生產(chǎn)率較高，注塑與吹塑模一般尺寸較車發(fā)動(dòng)機(jī)零件也是高速銑削的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，高速銑削也可用于原型制造。航空航天產(chǎn)品，工具、模具制造光學(xué)零件，精密零件，旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)航空隔天工業(yè)，汽車工業(yè)，家用設(shè)備精密機(jī)械和光學(xué)工業(yè)高激振頻率避開(kāi)共振頻率加工切屑散熱熱敏感工件精密機(jī)械，鎂合金加工3.技術(shù)：1)高速切削機(jī)理；2)高速切削刀具技術(shù)；3)高速切削機(jī)床技術(shù)；4)高速切削工藝技術(shù)；5)高速加工的測(cè)試技術(shù)等。5高速銑削加工工藝德國(guó)Darmstadt工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程和機(jī)床研究所的舒爾茲教授(H．Schulz)對(duì)高圖（圖3.1）。3.1高速切削機(jī)理的研究工中切屑形成機(jī)理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質(zhì)量等技術(shù)的研究，也為假設(shè)、沒(méi)有德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)的科學(xué)家、工程師不斷的研究，去證實(shí)薩洛蒙正建立起來(lái)。當(dāng)大的差距?；A(chǔ)理論的落后也極大地制約了高速切削技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和應(yīng)用。高速切削機(jī)理的研究主要有以下幾個(gè)方面：(1)高速切削過(guò)程和切屑成形機(jī)理的研究6高速銑削加工工藝映切削過(guò)程原理的研究，采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬仿真兩種方法。(2)高速加工基本規(guī)律的研究應(yīng)基于建立的數(shù)學(xué)模型及多目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果。(3)各種材料的高速切削機(jī)理研究在高速切削下的切削機(jī)理，包括輕金屬材料、鋼和鐵、復(fù)合材料、難加工合金材料等。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析，建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)，以便指導(dǎo)生產(chǎn)。(4)高速切削虛擬技術(shù)研究熱流、相變、溫度及應(yīng)力分布等，預(yù)測(cè)被加工工件的加工質(zhì)量，研究切削速度、進(jìn)給量、刀具和材料以及其他切削參數(shù)對(duì)加工的影響等。大的試驗(yàn)，用虛擬技術(shù)進(jìn)行分析研究，虛擬仿真試驗(yàn)情況，是非常有價(jià)值的。但是虛擬仿真必須有試驗(yàn)數(shù)據(jù)作基礎(chǔ)，同時(shí)還要檢驗(yàn)虛擬仿真的真實(shí)性和可信性。方法，必將大大加快高速切削理論研究工作的進(jìn)程。3.2高速切削刀具所用的刀具。舒爾茲教授在第一屆德國(guó)—法國(guó)高速切削年會(huì)(1997年)上做的報(bào)告中指出，目前，在高速加工技術(shù)中，有兩個(gè)基本的研究發(fā)展目標(biāo)，一個(gè)是高速引起的刀具壽命問(wèn)題，另一個(gè)是具有高精度的高速機(jī)床。速切削刀具的國(guó)產(chǎn)化也是機(jī)械制造行業(yè)急需解決的問(wèn)題。具有硬質(zhì)合金、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、陶瓷等材料。在我化還有相當(dāng)大的距離。3.3高速切削機(jī)床技術(shù)高速機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速加工的前提和基本條件。一個(gè)國(guó)家高速加工的技術(shù)水7高速銑削加工工藝高的靜、動(dòng)剛度。床床身、冷卻系統(tǒng)、安全設(shè)施、加工環(huán)境等。分別簡(jiǎn)介如下：(1)高速主軸單元范圍。高速主軸單元的性能取決于主軸的設(shè)計(jì)方法、材料、結(jié)構(gòu)、軸承、潤(rùn)滑冷卻、動(dòng)平衡、噪聲等多項(xiàng)相關(guān)技術(shù)，其中一些技術(shù)又是相互制約的，包括高轉(zhuǎn)速項(xiàng)很困難的工作，設(shè)計(jì)和制造高速主軸必須綜合考慮滿足多方面的技術(shù)要求。刀具動(dòng)平衡等等。(2)高速進(jìn)給系統(tǒng)要求具有很大的加速度以及很高的定位精度?？刂萍夹g(shù)和其他周邊技術(shù)，如冷卻和潤(rùn)滑、防塵、防切屑、降噪及安全技術(shù)等。等等。(3)CNC控制系統(tǒng)相對(duì)而言，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)對(duì)超高速機(jī)床所需的進(jìn)給率來(lái)說(shuō)是顯得太慢了，超高速機(jī)床要求其CNC系控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括快速處理刀具軌跡、預(yù)先前饋控制、反應(yīng)的伺服系統(tǒng)等。(4)床身、立柱和工作臺(tái)法和優(yōu)化設(shè)計(jì)，能獲得減輕重量、提高剛度的床身、立柱和工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。為獲得較好的動(dòng)態(tài)性能，有些高速機(jī)床床身由聚合物混凝土材料制成。(5)切屑處理和冷卻系統(tǒng)的方法進(jìn)行清理切屑的工作。(6)安全裝置8高速銑削加工工藝機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的高速運(yùn)動(dòng)、大量高速流出的切屑以及高壓噴灑的切削液等的控制系統(tǒng)，以保證操作人員在不直接接觸切削區(qū)的情況下的操作安全。3.4高速切削的工藝技術(shù)具幾何參數(shù)的選擇等。(1)切削方法和切削參數(shù)的選擇與優(yōu)化削刀具控制，如刀具接近工件的方向、接近的角度、移動(dòng)的方向和切削過(guò)程(順銑還是逆銑)等。(2)對(duì)各種不同材料的切削方法切削鋁、銅等輕合金，與切削鋼和鑄鐵以及切削難加工合金鋼，由于切削法，也是高速切削工藝技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。(3)刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇幾何參數(shù)的選擇綜合進(jìn)行。高速切削工藝技術(shù)研究是一項(xiàng)很有意義的工作。實(shí)工設(shè)備也不能充分發(fā)揮作用。高速切削的工藝技術(shù)和傳統(tǒng)的工藝方法有很大差別加以注意的問(wèn)題。3.5高速加工的測(cè)試技術(shù)工效率，延長(zhǎng)刀具使用壽命，確保人員和設(shè)備的安全。況測(cè)試、滾珠絲杠發(fā)熱測(cè)試、刀具磨損狀態(tài)測(cè)試、工件加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。測(cè)量傳感器有熱傳感器、測(cè)試刀具的聲發(fā)射傳感器、工件加工可視監(jiān)視器等。智能技態(tài)的識(shí)別。9高速銑削加工工藝二20世紀(jì)80要包括：高的靜/動(dòng)剛度支承構(gòu)件（機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)）；高精度、高轉(zhuǎn)速的高速系統(tǒng)；高效的冷卻系統(tǒng)（干切削機(jī)床除外）；安全防護(hù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等。1、高速切削機(jī)床基本結(jié)構(gòu)速機(jī)床的床身和立柱材料采用聚合物混凝土或人造花崗巖，這種材料阻尼特性為鑄鐵的7～10倍，比重只有鑄鐵的1/3。提高機(jī)床剛性的另一個(gè)措施是改革床床精度。2、高速主軸10000～20000r/min的加100000r/min200000r/min250000r/min的實(shí)用高以必須嚴(yán)格控制。為此對(duì)高速主軸提出如下性能要求：(1)高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速范圍；(2)足夠的剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度；(3)良好的熱穩(wěn)定性；(4)大功率；(5)可靠的工具裝卡性能；(6)先進(jìn)的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)；(7)可靠的主軸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（高速、高剛度、高運(yùn)動(dòng)精度）、工作壽命及主軸的動(dòng)、靜態(tài)性能。為了適應(yīng)高速切削加工，高速切削機(jī)床的主軸設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的主軸軸承和潤(rùn)滑散熱等新3種特殊軸承：(1)陶瓷軸承；(2)磁力軸承；(3)空10高速銑削加工工藝潤(rùn)滑或噴油潤(rùn)滑。3、高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)給速度也必須大幅度地提高。目前高速切削進(jìn)給速度已高達(dá)50～120m/min，要實(shí)現(xiàn)并準(zhǔn)確控制這樣高的進(jìn)給速度，對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌?滾珠絲杠?伺服系統(tǒng)?工作臺(tái)結(jié)加工機(jī)床上主要采用如下措施：(1)采用新型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌中球軸承與鋼導(dǎo)軌之間接觸面積1/20爬行現(xiàn)象可大大減少；(2)高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用小螺距大尺寸高質(zhì)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(jìn)給速度和進(jìn)給加減速度；(3)高速進(jìn)給伺服系統(tǒng)已發(fā)展為數(shù)字化?智能化和軟件化?高速切削機(jī)床已開(kāi)始采用全數(shù)字交流伺服電機(jī)和控制技術(shù)；(4)為了盡量減少工作臺(tái)重量但又不損失剛度，高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)通常采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；(5)?更高速的直線電機(jī)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)?直線電機(jī)消除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙?彈性變形等問(wèn)題，減少了傳動(dòng)摩擦力，幾乎沒(méi)有反向間隙?直線電機(jī)具有高加?減速特性，加速度可達(dá)，為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的10～204～5?易產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)?機(jī)械結(jié)構(gòu)不需維護(hù)等明顯優(yōu)點(diǎn)?4、高速CNC控制系統(tǒng)數(shù)控高速切削加工要求CNC控制系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力和高的功能化特性，以保證在高速切削時(shí)（特別是在4～5軸坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工復(fù)雜曲面時(shí)）仍具有良好的加工性能。高速CNC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力有兩個(gè)重要指標(biāo)：一是單個(gè)程序段處理時(shí)間，為了適應(yīng)高速，要求單個(gè)程序段處理時(shí)間要短，為此，需使用32位CPU和64位CPU，并采用多處理器；二是插補(bǔ)精度，為了確保高速下的插補(bǔ)精度，要有前饋和大數(shù)目超前程序段處理功能。此外，還可采用NURBS(非線形B樣條)插補(bǔ)?回沖加速?平滑插補(bǔ)?鐘形加減速等輪廓控制技術(shù)?高速切削加工CNC系統(tǒng)的功能特征包括：(1)加減預(yù)插補(bǔ)；(2)前饋控制；(3)精確矢量補(bǔ)償；(4)最佳拐角減速度?5、高速切削機(jī)床安全防護(hù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)高速切削的速度相當(dāng)高，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)40000r/min時(shí)，若有刀片崩裂，掉11高速銑削加工工藝視。從總體上講，高速切削的安全保障包括以下諸方面:機(jī)床操及機(jī)床周圍現(xiàn)場(chǎng)人員的安全保障；避免機(jī)床、刀具、工件及有關(guān)設(shè)施的損傷；識(shí)別和避免可能引起重大事故的工況。在機(jī)床結(jié)構(gòu)方面，機(jī)床設(shè)有安全保護(hù)墻和門窗。刀片，離外，還要進(jìn)行極限轉(zhuǎn)速的測(cè)定。刀具夾緊工件夾緊必須絕對(duì)安全可靠，故測(cè)，機(jī)床主軸功率監(jiān)測(cè)，主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)，刀具破損監(jiān)測(cè)，主軸軸承狀況監(jiān)測(cè)，電器控制系統(tǒng)過(guò)程穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)等。6、選購(gòu)高速切削機(jī)床的方法床并將其應(yīng)用到現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境中去的方法，該方法包括五個(gè)階段(如圖6.1)。圖6.1選購(gòu)高速切削機(jī)床的步驟6.1基本調(diào)研抽調(diào)出部分員工組成項(xiàng)目小組，其職能應(yīng)該包括：工作計(jì)劃、生產(chǎn)、購(gòu)買、控制等，該項(xiàng)目小組由12高速銑削加工工藝圖6.2購(gòu)買高速機(jī)床第一步一兩個(gè)將來(lái)用于新機(jī)床驗(yàn)收測(cè)試的工件,尤其是有關(guān)精確性和時(shí)間方面的測(cè)試。決定全部的投資數(shù)目非常重要。6.2訂購(gòu)準(zhǔn)備工作當(dāng)對(duì)購(gòu)買高速切削機(jī)床的基本決定做出積極的評(píng)估之后,第2步工作即來(lái)決定購(gòu)買哪一種機(jī)床（如圖6.3）。如圖6.3購(gòu)買高速機(jī)床第三步本階段必須對(duì)相關(guān)附件設(shè)備及任何可能需要的資金從細(xì)節(jié)上進(jìn)行精密計(jì)劃。不過(guò)，在本階段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是要對(duì)機(jī)床的性能和精度方面進(jìn)行測(cè)速度范圍與常規(guī)切削機(jī)床有較大的區(qū)別,有必要對(duì)這一方面進(jìn)行細(xì)致的測(cè)試。對(duì)單一軸向精度，應(yīng)該依照VDI/DGQ2331（如圖6.4）來(lái)測(cè)試。13高速銑削加工工藝圖6.4單軸位置精度在圖6.4中，位置偏差圖中綠色)Pa=1.550μm，最大位置偏差范圍(圖中紅色)Ps,max=2.811μm，最大反向間隙寬度(圖中黃色)Umax=0.600μm，平均位置偏差范圍(圖中紅色)Ps,mean=1.356的μm，平均反向間隙寬度(圖中黃色)Umean=0.277μm。圖6.5圓度測(cè)試然而，只有圓形的輪廓測(cè)試將會(huì)提供關(guān)于多軸聯(lián)動(dòng)的相關(guān)信息如圖6.。這將有可能發(fā)現(xiàn)各種不同機(jī)床在質(zhì)量上有實(shí)質(zhì)的區(qū)別如圖6.。圖6.6不同機(jī)床的圓度測(cè)試不過(guò)，對(duì)于效益至關(guān)重要的一點(diǎn)，就是工件在該機(jī)床上可以被加工出的精情況并不完全相符。因此，7圖6.8表明了在不同的高速切削機(jī)床上進(jìn)行這些測(cè)試的不同結(jié)果。14高速銑削加工工藝圖6.7NCG高速加工測(cè)試樣品圖6.8不同高速機(jī)床上的精度測(cè)量結(jié)果技術(shù)評(píng)估。交貨期間的工作6.33步驟具體細(xì)節(jié)可參考圖6.9。15高速銑削加工工藝圖6.9購(gòu)買高速機(jī)床第三步6.4安裝和生產(chǎn)啟動(dòng)所示的工作，這已經(jīng)在第3步中提及。圖6.10購(gòu)買機(jī)床的第四、第五步在機(jī)床被最終接受以后，就可以開(kāi)始生產(chǎn)工作。不過(guò)，在大多數(shù)情況下，16高速銑削加工工藝的工作。最好能把該階段作為一種故障擔(dān)保期，盡可能的寫(xiě)進(jìn)訂購(gòu)契約。通過(guò)以上所提及的理論指導(dǎo)，在選購(gòu)高速切削機(jī)床方面，應(yīng)當(dāng)不會(huì)再有問(wèn)潤(rùn)?？傊?全面的了解、認(rèn)識(shí)高速切削加工所具有的特殊切削條件將非常重要。17高速銑削加工工藝高速切削刀具技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。高速銑削刀具必須具備可靠的安全性和高的耐用度。高速切削刀具的安全性必須考慮：刀具強(qiáng)度刀具夾持刀片壓緊刀具動(dòng)平衡高速切削刀具的耐用度與下列因素有關(guān)：刀具材料刀尖結(jié)構(gòu)切削用量走刀方式冷卻條件刀具工件材料匹配1高速銑削刀具材料主要有硬質(zhì)合金、涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼（）和金剛石刀具。硬質(zhì)合金高速銑刀通常采用細(xì)晶?；虺?xì)晶粒硬質(zhì)合金（晶粒尺寸0.2~1μm），根據(jù)被加工材料選鎢鈷類或鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金，但含鈷量一般不超過(guò)。涂層刀具高速銑削大量采用的是涂層刀具，基體有高速鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷，TiCNTiAlNTiAlCNAlOCN23、XTiCN+AlO+TiNTiCN+AlOTiCN+AlO+HN,232323fTiN+AlO，TiCN,TiB，TiAlN/TiN和TiAlN等。采用物理氣相沉積的TiAlN涂232層硬質(zhì)合金在高速銑削時(shí)具有良好的切削性能。最新發(fā)展的TiN/AlN納米涂層刀具也適合用于高速切削。金屬陶瓷主要有高耐磨性的TiC基金屬陶瓷（TiC+NiorMo）,高韌性TiCTiC+TaC+WC+CoTiCN+NbC），相比硬質(zhì)合金改善了刀具的高溫性能，適合高速加工合金鋼和鑄鐵。陶瓷刀具陶瓷刀具分為氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷和復(fù)合陶瓷三類，具有高AlO2/3，化學(xué)活性低，不易粘結(jié)23SiN34基陶瓷約占1/3AlO陶瓷有較高的強(qiáng)度、斷裂韌性和耐熱沖擊性，但化學(xué)穩(wěn)23定性不如AlO陶瓷，適于高速銑削鑄鐵。SiN-AlO復(fù)合陶瓷(Sialon)具有較高233423加工鋼件，可用于高速粗加工鑄鐵和鎳基合金。CBN刀具具有高硬度、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性，但強(qiáng)度稍CBN（50%～65%CBN18高速銑削加工工藝（80%～90%）可用于高速銑削鑄鐵，淬硬鋼的粗加工和半精加工。金剛石分天然金剛石和聚晶金剛石，高速銑削主要采用聚晶金剛石，具有材料。晶粒越細(xì)越好，高速切削含Si量小于12%的鋁合金可用晶粒尺寸10~25μm的聚晶金剛石，高速切削含Si量大于12%的鋁合金和非金屬材料可用晶粒尺寸8~9μm衡等級(jí)以及最高許用轉(zhuǎn)速。2．圖2.1典型的高速銑削刀具圖2.1列出幾種典型的高速銑削刀具，分為整體式和機(jī)夾式量類。小直徑銑鑄鐵的粗加工和鋼件的小切深加工。19高速銑削加工工藝3.圖3.1HSK刀桿示意圖圖3.2刀桿夾頭形式當(dāng)機(jī)床最高轉(zhuǎn)速達(dá)到15000轉(zhuǎn)/分時(shí)，通常需要采用HSK高速銑刀刀桿圖3.1)，或其他種類的短柄刀桿。HSK刀桿為過(guò)定位結(jié)構(gòu)，提供與機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)，在機(jī)床拉力作用下，保證刀桿短錐和端面與機(jī)床緊密配合。3.2為彈性?shī)A緊式、液壓夾緊式和熱膨脹式刀桿示意圖，其中熱膨脹式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠、同心度高，傳遞扭矩和徑向力大，剛性足，動(dòng)平衡性好，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ稐U結(jié)構(gòu)。刀，冷卻后孔徑收縮將刀柄緊緊夾住。20高速銑削加工工藝勢(shì)。圖3.3幾種裝夾方式的刀具定位精度對(duì)比高轉(zhuǎn)速情況下會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，會(huì)造成兩種危險(xiǎn)，一是普通彈簧夾頭的動(dòng)能，對(duì)可能會(huì)造成人身傷害。因此，工藝系統(tǒng)必須有高標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)措施。根據(jù)試驗(yàn)，不同直徑的刀具對(duì)應(yīng)一個(gè)破壞轉(zhuǎn)速，因此，在一定的轉(zhuǎn)速范圍，使用刀具的最大直徑受到安全性的限制，如圖3.4所示。4當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)12000min后，必須考慮刀具動(dòng)平衡問(wèn)題，過(guò)大的動(dòng)不平-121高速銑削加工工藝兆。刀具動(dòng)平衡分機(jī)外動(dòng)平衡和機(jī)上動(dòng)平衡兩種。機(jī)外動(dòng)平衡需專用機(jī)外動(dòng)平經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)，調(diào)整到最佳平衡量。帶側(cè)夾平臺(tái)或柄部削平的刀具，通常動(dòng)平衡等級(jí)較低，不適合用于高速銑刀具的動(dòng)平衡。22高速銑削加工工藝1程序切削狀態(tài)下的數(shù)控編程。1．1現(xiàn)有的CAD/CAM/CNC集成化系統(tǒng)CAD/CAM/CNC軟件開(kāi)發(fā)公司正在努力擴(kuò)充其軟件的CAM現(xiàn)CAM/CNC的集成。但是由于高速切削本身的特殊性和曲面CAD模型的復(fù)雜性,CAD/CAM/CNC系統(tǒng)等環(huán)節(jié)串行工作，信息以順序方式的體系結(jié)構(gòu)沒(méi)有將當(dāng)前設(shè)計(jì)的可技術(shù)研究人員正注意到這種挑戰(zhàn)，也正在提供適合高速切削環(huán)境的新方法。CAD/CAM/CNC集括對(duì)原有CAD/CAM/CNC技術(shù)的協(xié)調(diào)與配合。這里提出的高速切削CAD/CAM/CNC集成系統(tǒng),是結(jié)合了眾多先進(jìn)技術(shù)的新體系,它的實(shí)現(xiàn)將達(dá)到減少人工干預(yù)、縮短N(yùn)C編程時(shí)間、提高產(chǎn)品面,在CAD分交流,建立能準(zhǔn)確完整地描述產(chǎn)品的“具有設(shè)計(jì)/制造特征的產(chǎn)品信息模型”,這一信息模型將貫穿設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程。在商品化軟件平臺(tái)上,結(jié)合面向?qū)ο蠹夹g(shù)、特征技術(shù)及DFM技術(shù)完成產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì),運(yùn)用CAE進(jìn)行分析改進(jìn),優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)然高速切削CAD/CAM/CNC系統(tǒng)；(3)數(shù)控加工圖技術(shù)（該技術(shù)是以色列OMAT公司的切削力Optimal技術(shù)的簡(jiǎn)稱）；(5)等負(fù)載/等距切削模型的建立；(6)具有空間任意曲線曲面插補(bǔ)功能的CNC技術(shù)；(7)CNC系統(tǒng)中的自適應(yīng)控制技術(shù)。23高速銑削加工工藝1．2高速切削對(duì)數(shù)控編程的具體要求高速切削中的NC編程代碼并不僅僅局限于切削速度、切削深度和進(jìn)給量的的刀具路徑，從而得到預(yù)期的表面精度。高速切削對(duì)數(shù)控編程的具體要求如下：（1）保持恒定的切削載荷荷則必須注意以下幾個(gè)方面：削要優(yōu)于仿形加工。其次，刀具要平滑地切入工件。如圖1.2.2所示，在高速切削過(guò)程中，讓刀具沿一定坡度或螺旋線方向切入工件要優(yōu)于讓刀具直接沿Z向直接插入。24高速銑削加工工藝圖1.2.3螺旋曲線走刀方式示意圖第四，在尖角處要有平滑的走刀軌跡。如圖1.2.4所示，C圖所示的刀具軌跡最好。圖1.2.5則是消除尖角示意圖。（2）保證工件的高精度圖1.2.6所示，該圖顯示了如何盡可能地減少刀具切入次數(shù)的有效方法。25高速銑削加工工藝（3）保證工件的優(yōu)質(zhì)表面在高速切削過(guò)程中，過(guò)小的步進(jìn)（進(jìn)給量）會(huì)影響實(shí)際的進(jìn)給速率，其往往會(huì)造成切削力的不穩(wěn)定，產(chǎn)生切削振動(dòng)。從而影響工件表面的完整性。如圖1.2.7看出，在高速切削條件下，采用較大的進(jìn)給量，則會(huì)產(chǎn)生較好的表面加工質(zhì)量。2Mind軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)主管Dr.JosefKoch所說(shuō)，“高速加工改變了CAM策略，要更加努力、嚴(yán)密地進(jìn)行粗加工…預(yù)精加工階段的作用更加重要”要著重考慮以下幾個(gè)方面：（1）恒定的切削條件為保持恒定的切削條件，一般主要采用順銑（爬生切削）方式，或采用在實(shí)件的加工硬化，以及獲得較好的表面質(zhì)量等。（2）恒定的金屬去除率效果：(1)保持的恒定切削負(fù)載；(2)保持切屑尺寸的恒定；(3)較好的熱轉(zhuǎn)移；(4)刀具和工件均保持在較冷的狀態(tài)；(5)沒(méi)有必要去熟練操作進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速；(6)延長(zhǎng)刀具的壽命；(7)較好的加工質(zhì)量等。26高速銑削加工工藝（3）走刀方式的選擇。所示）。圖2.2走刀軌跡示意圖（4）盡量減少刀具的切入次數(shù)由于之字形模式主要應(yīng)用于傳統(tǒng)加工，因此許多人在高速加工中選擇回路或單一路徑切削。這是因?yàn)樵趽Q向時(shí)NC機(jī)床必須立即停止（緊急降速）然后再執(zhí)行下一步操作。由于機(jī)床的加速局限性，而容易造成時(shí)間的浪費(fèi)。因此，許多人將選擇單一路徑切削模式來(lái)進(jìn)行順銑，盡可能地不中斷切削過(guò)程和刀具路徑，盡量減少刀具的切入切出次數(shù)，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的切削過(guò)程（如圖2.3）。圖2.3走刀軌跡示意圖27高速銑削加工工藝（5）盡量減少刀具的急速換向由于進(jìn)給量和切削速度非常的高，編程人員必須預(yù)測(cè)刀具是如何切削材料的普通切削等方式來(lái)生成所有的形貌。不知道在一個(gè)3D結(jié)構(gòu)中的加工步長(zhǎng)是多少。前饋功能只能知道沿著刀具軌跡和它的拐角處的切除，其并不知道3D精加工路徑中的步長(zhǎng)，也不知道金屬去除率是多少。徑連接起來(lái)，可以盡可能地減小加速度的加減速突變（如圖2.4所示）。圖2.4走刀軌跡示意圖（6）在Z方向切削連續(xù)的平面粗加工所采用的方法，通常是在“Z”方向切削連續(xù)的平面。這種切削遵循軟件計(jì)算它的Z同。如圖2.5所示，為Z方向切削連續(xù)平面示意圖。28高速銑削加工工藝圖2.5在Z方向切削連續(xù)的平面示意圖3工余量的恒定，主要注意以下幾個(gè)方面：1)筆式加工（清根）此，在高速加工中可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。筆式銑削采用的策略為，首先找到先前大尺寸刀具加工后留下的拐角和凹跟蹤多種表面，以減少路徑重復(fù)。筆式銑削的這種功能，在期望保持切屑去除率為常量的高速加工中是非常低了讓刀量和噪音的產(chǎn)生。該方法即可用于順銑又可用于逆銑。由于筆式銑削能夠清除拐角處的多余量，當(dāng)去除量較大的時(shí)候，通常在3D精加工之前進(jìn)行筆式銑削。機(jī)床操作人員和NC編程人員可以根據(jù)增大的金屬去余量（如圖3.1b,c）。29高速銑削加工工藝2)余量加工（清根）僅僅針對(duì)拐角處的加工。HSM的一個(gè)重要選擇就是，其能夠計(jì)算垂直或平行于切削區(qū)域的切削余量。區(qū)域的加工流理（U-V線）方向進(jìn)行切削。HSM用戶可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用平行選擇，其可以將成百上千的步長(zhǎng)數(shù)減少到很少的量，從而使加工過(guò)程更加有效。而且，如同Dr.Koch所說(shuō)，“通過(guò)由外向內(nèi)計(jì)算一個(gè)腔體，恒采用順銑模式，并應(yīng)用軟件在表面上生成的加工步長(zhǎng)，可以很好地進(jìn)行精加工?！?)控制殘余高度在切削3D使用等量步長(zhǎng)。這種計(jì)算步長(zhǎng)的算法以不同的形式被封裝在不同的CAM軟件包中采用對(duì)自定義的殘余高度進(jìn)行編程還有另外的好處。根據(jù)NC精加工路徑動(dòng)態(tài)地改變加工步長(zhǎng)，該軟件可以幫助保振動(dòng)控制在最小值?？梢酝ㄟ^(guò)兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)殘余高度的控制：實(shí)際殘余高度加工主要根據(jù)表面的法向而不是刀具矢量的法向來(lái)計(jì)算步向變?yōu)樗椒较蚧蛘呦喾?，其?yōu)勢(shì)更為明顯如圖3.1.2所示。優(yōu)化自動(dòng)地在最初切削的局部范圍內(nèi)再加工殘余材料，以修整所有的殘留XYCAM中手工設(shè)置分界線以便加工出光滑表面的一系列工序。如何根據(jù)殘余高度進(jìn)行切30高速銑削加工工藝陡峭，所需精加工操作中的加工步長(zhǎng)越密。自然，用戶可以獲得一個(gè)光滑、精度一致的工件。4)采用fp工藝來(lái)達(dá)到高速高精度工件表面在高速銑削過(guò)程中，最好采用f=P的銑削方式。（如圖3.3所示）5)退刀時(shí)采用進(jìn)給速速率（如圖3.4所示）6)采用不同的加工方法（如圖3.5所示）31高速銑削加工工藝7)應(yīng)用邊界識(shí)別功能（如圖3.6所示）8)保證加工軌跡的一致性保證加工軌跡的一致性能夠獲得優(yōu)質(zhì)的加工表面。如圖3.1.7時(shí)，型面的質(zhì)量較高。32高速銑削加工工藝較合適；但是若從切削工藝的角度出發(fā)，則后一種更恰當(dāng)。性都有本質(zhì)上的改變。高轉(zhuǎn)速意味著高離心力，傳統(tǒng)的7：24錐柄，彈簧夾頭、液壓夾頭在離心力的作平衡精度。高速切削的最大優(yōu)勢(shì)并不在于速度、進(jìn)給速度提高所導(dǎo)致的效率提高；而工。由于切削用量的降低，切削力和切削熱隨之下降