20世紀(jì)80年代末興起的高速加工(HSC),由于顯著提高了切削速度和進(jìn)給速度,從而大大縮短了加工時(shí)間,提高了工件表面質(zhì)量和加工精度。并因此而實(shí)現(xiàn)減少加工工序和簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程,以及促使一些行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,有力地推動(dòng)了整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。高速加工使“生產(chǎn)率”和“柔性”兩個(gè)相互矛盾的特征參數(shù)融合到一起,從而用高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)線,推動(dòng)了汽車等中、大批量生產(chǎn)行業(yè)中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。
b^^ .$Gu Vo`,|3^ 高速加工導(dǎo)致工藝替代,從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程。在模具制造中用高速硬銑替代電火花加工是一個(gè)十分典型的例子,淬硬后的工件可在一次裝夾下通過粗銑和高速精銑加工成成品。高速硬銑的應(yīng)用,為模具制造實(shí)現(xiàn)CAD-CAM-HSC的集成創(chuàng)造了條件,高速硬銑工藝無(wú)疑給模具制造技術(shù)帶來(lái)了一次重大變革。
I6vy:5d "n%0L4J 自高速加工興起的十多年來(lái),高速加工技術(shù)獲得了廣泛推廣和應(yīng)用。在生產(chǎn)中,通過高速加工,顯著縮短了基本時(shí)間,也相應(yīng)地提高了輔助時(shí)間相對(duì)于基本時(shí)間的比例(從過去的7%:93%到目前的35%:65%,對(duì)于鋁合金材質(zhì)工件的加工,這種比例更達(dá)到了50%:50%)。從目前的技術(shù)狀況看,通過高速加工進(jìn)一步降低基本時(shí)間的潛力已不是很大。
4apaUP=Jp 0^9%E61YR 近年來(lái),為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率,愈來(lái)愈多的則是采用高效加工(HPC)——提高單位時(shí)間材料切除量和顯著減少輔助時(shí)間——來(lái)進(jìn)一步降低切削過程中的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。
0K'^g0G <,+nS%a 高效加工(HPC)與高速加工(HSC)不同的是,它并不只是限于提高切削速度和進(jìn)給速度,而是把優(yōu)化材料切除率放在首位,旨在通過提高單位時(shí)間的材料切除量和降低加工時(shí)間(基本時(shí)間和輔助時(shí)間)來(lái)進(jìn)一步降低加工費(fèi)用。
TjY-C m k0@*Up3{7 材料切除率(Q)決定于側(cè)吃刀量(ae)、背吃刀量(ap)和進(jìn)給速度(vf)。對(duì)于銑削加工,進(jìn)給速度(vf)又取決于每齒進(jìn)給量(fz)、刀齒數(shù)(z)和銑刀的轉(zhuǎn)速(n)。
x2h5,.K f >$V:e([
單位時(shí)間的材料切除量可用Q=ae·ap·vf /1000=ae·ap·fz·z·n /1000 (cm3/min)來(lái)表示。
C3:CuoE X !4mg]~G 我們從這個(gè)表達(dá)式可以看出,材料切除率與5個(gè)切削參數(shù)有關(guān),所以,高效加工可以但并不是必須包括高速加工,這意味著高效加工和高速加工之間不存在明顯的界限。
@;t6Slc"~ JU3to_Io 航空工業(yè)是最早應(yīng)用高速加工和高效加工新工藝的部門。飛機(jī)的梁、框架和大型壁板等承力構(gòu)件采用的是整體結(jié)構(gòu)件,加工時(shí)其毛坯75%~95%的材料將被切削掉,對(duì)于這種特別高的切削量,無(wú)疑采用高效加工是最合適不過的。在德國(guó)奧格斯堡(Augsburg)的EADS(歐洲航空防御和航天公司)在 20世紀(jì)90年代采用HSC工藝加工軍用飛機(jī)某一鋁合金整體構(gòu)件,主要目的是為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程,以較少的工序獲得高的表面質(zhì)量,而不是提高材料切除率,加工時(shí)使用了54把刀具,共花了25個(gè)小時(shí)完成加工。為進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)率的潛力,后來(lái)就很自然地轉(zhuǎn)向采用高效加工,采用了40把刀具,加工時(shí)間僅為 12個(gè)小時(shí),減少了一半多。
jxqKPMf>@% B>UF dj]- 特別是對(duì)于銑削加工,銑刀所能達(dá)到的材料切除率已成為衡量銑刀加工經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來(lái),許多刀具制造廠相繼開發(fā)出了眾多高進(jìn)給速度的銑刀。這些銑刀雖然結(jié)構(gòu)形式不盡相同,但一個(gè)共同特點(diǎn)是具有適合于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給的刀刃幾何形狀。這種幾何形狀的特點(diǎn)是切削刀刃具有一個(gè)很大的圓弧半徑,這就稍許限制了銑刀的背吃刀量(ap),而且由于較小的主偏角使作用于銑刀上的徑向切削力大大減小,從而有利于采用很高的每齒進(jìn)給量進(jìn)行加工。
.I