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    该怎么提高数控钻床切削效率?

    2022-06-17 15:36:34

    该怎么提高数控钻床切削效率?下面就由数控钻铣中心的技术员告诉您


    数控钻铣中心

    提高数控钻床的切削效率,降低加工成本是金属切削技术的长期发展目标。一般来说,提高切削效率和降低加工成本的方法主要有三种:提高切削速度、提高进给速度和增加切削深度。


      1.高速切削


    切削速度的提高反映了机械制造整体技术水平的进步,给机械制造业带来了巨大的经济效益。从切削的发展历史来看,通常是通过对刀具材料的开发和改进来大幅度提高切削速度,从而达到提高切削效率和降低生产成本的目的。 1980年代以来,欧美的工具制造业经过大量的实验研究,在对切削机理的认识上取得了新的突破。根据泰勒曲线规律,它急剧增加,但在一定区间内随着切削速度的增加而减小,然后在经历谷底后再次上升。这种现象虽然没有一致的理论解释,但并不妨碍按照该规律在谷底附近区间应用高速加工技术。目前,工业发达国家的航空、汽车、动力机械、模具、轴承、数控钻床等行业都以此理论为基础发展高速切削,显着提高了上述行业的产品质量,大大减少了加工量。成本,并获得市场竞争优势。


    理论分析和实践证明,高速切削是一个系统工程。从技术角度来看,高速切削涉及高速主轴单元、快速进给和高加(减速)速驱动系统、高性能快速数控系统、高刚性数控钻床结构、快速数据处理和传动、动平衡控制、超硬刀具材料及涂层工艺技术;从管理层面来说,高速切削涉及到高速加工理念、新的管理方式等。作为系统的一部分,各环节只有相互配合才能发挥应有的效益。例如在加工模具表面时,如果其他环节满足高速加工的要求,但其凸轮的数据加工只采用直线插补而不是圆弧插补或样条插补来模拟工件表面的曲线,数控钻床进给系统始终处于不断加减速的过程中,无法达到预定的进给速度,从而限制了切削效率的提高和生产成本的降低。同样,如果在高速铣削中使用普通结构的三刃立铣刀,由于通常采用一个齿过中心的结构,动平衡性能先天不足,也无法达到预定的速度。无法获得预期的处理效率。


    在高速切削中,首先要充分注意刀具的安全。铣削是目前高速切削应用的主要工艺,铣刀(包括面铣刀、立铣刀和模铣刀)是主要的高速切削刀具。这类工具在高速旋转时,所有零件都必须承受很大的离心力。因为它的作用远远超过切削力的作用(过大的离心力足以使刀体断裂),成为刀具的主要载荷。德国于 1990 年代初开始研究高速铣刀安全技术,并在机床制造商协会的支持下,成立了一个有大学研究所、刀具制造商、研究机构和刀具用户参与的工作组,从事从事高速铣刀安全技术研究。经过近十年的努力,取得了一系列阶段性成果,制定并采用了德国国家标准作为欧洲标准,推动了世界范围内高速切削技术的发展。在此过程中,沃尔特和工作组对高速铣刀的强度计算进行了研究。通过高速铣刀专用的有限元计算方法,分别开发了刀体、刀座、刀片和夹紧螺钉的计算模块,刀片在刀座中的滑动和还可以模拟拧紧和工作负载下的螺钉头。变形等研究计算表明当转速达到一定临界速度时,螺杆达到临界应力,发生拉伸变形。在达到临界转速前,螺杆先弯曲,实际长度变长,夹紧力减小,刀片发生位移。


    为保证切削的安全性,德国标准规定刀具产品应至少高于制造商标称的高速60%才可发生位移,至少100%的制造商标称高速可解体或融合的。刀具破损。


    在高速加工过程中,除了刀具本身的安全外,还必须充分注意刀具夹紧系统的安全和安装后的整体动平衡性能。瓦尔特建议在高速切削中使用 hsk 空心短锥柄作为刀具和数控钻床之间的接口。刀柄与刀具接口采用液压式和热胀式,刀柄采用标准圆柱柄(无压扁结构)。主要形式。在非常高的速度下,除了需要平衡刀具和夹紧系统本身的必要前提条件外,刀具在安装后还需要作为一个整体进行平衡。因此,加工铝合金的大型铣刀必须能够平衡。一般来说,盘式刀具在高速切削条件下至少应该是静态平衡的,而杆式刀具则必须是动态平衡的。由于中国企业很少在引进高速数控钻床的同时引进平衡设备,希望能引起刀具用户的注意。同时,笔者认为,国内刀具供应商也必须加强对高速刀具安全性的研究,以推动我国高速切削技术的发展。


    由于高速带来的高金属去除率,即使是加工铝合金也会对数控钻床的功率提出很高的要求。计算表明,使用直径为30mm的3齿玉米铣刀加工宽度为30mm,深度为30mm的凹槽,如切削速度为1100m/min,进给速度为0.1mm/z,功率可达57.6kw。因此,瓦尔特向用户推荐的高速切削策略是:高切削速度、中进给和小切深。对于大型毛坯加工,推荐分层切削。


    2. 高进给切削


    以传统方式精加工时,由于对工件表面粗糙度有一定要求,刀具进给量较小。例如车削表面粗糙度要求为ra0.4μm的圆柱面时,圆角为0.8mm时,进给fz不应超过0.10mm/r。为了满足高效切削的要求,刀具制造行业开始向用户推荐高进给修光刃刀片。修光刃车削刀片一般根据设计的主偏角在副切削刃上产生直线修光刃(大直径圆弧也用作修光刃)。理论上,如果不考虑系统的刚性和修光刃本身的微观缺陷,只要进给速度不超过刀具修光刃的宽度,工件的表面粗糙度只受晶粒尺寸的影响工件材料(这种影响是微不足道的)。在实践中,某汽车零部件制造企业使用了瓦尔特的雨刮片,进给速度为0.3mm/r,比原来的加工效率提高了3倍以上,而工件的表面粗糙度仍达到ra0.4μm。


    同时,瓦尔特还致力于开发高进给铣刀。今年,瓦尔特的高进给铣刀f2330问世了。这种铣刀具有可变主偏角(小点0°,外径15°左右),切深一般不超过2mm,大进给量可达3.5mm/齿。以加工直径为 52 毫米的瓦尔特 f2330 铣刀为例。由于铣刀有 3 个齿,因此刀具每转进给量可超过 10 毫米。


    3.大余量切削


    在我国,大余量切削一般称为重切削。在笔者看来,虽然大余量切削也是高效切削的一个方面,但不能笼统地称之为新技术。过去,只有少数国外刀具制造商生产具有立式刀片结构的重切削铣刀。近年来,包括瓦尔特在内的国外一些主要刀具制造商都可以供应多种重切削铣刀。


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