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cyqdesign 2006-10-10 11:25

五坐標(biāo)高速銑削加工與編程的關(guān)鍵技術(shù)

一、前言 OHo0W)XUU  
  數(shù)控高速切削制造技術(shù)促進(jìn)了機(jī)械冷加工制造業(yè)的飛速發(fā)展,革新了產(chǎn)品設(shè)計概念,如通過采用整體件加工取代零部件的分項制造裝配,提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品制造周期。高速切削加速了汽車、模具、航空、航天、光學(xué)、精密機(jī)械等產(chǎn)品的更新?lián)Q代,加速了制造技術(shù)與裝備的升級,推動了企業(yè)技術(shù)進(jìn)步。但目前國內(nèi)存在相當(dāng)一部分高速機(jī)床因各方面的原因并沒有達(dá)到理想的效果,如刀具配置跟不上而低速使用,高速電主軸因長期受重載荷或使用不當(dāng)造成壽命低下,企業(yè)高速切削工藝參數(shù)庫及CAD\CAM高速編程軟件包造成高速切削應(yīng)用不是很好,高速切削工藝流程與傳統(tǒng)的工藝流程沒有有機(jī)結(jié)合,沒有充分發(fā)揮高速切削加工變形小、加工效率高、定位裝夾少的優(yōu)勢。 STI3|}G*P  
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  高速銑削機(jī)床的特點,采用主軸運動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)載荷的平穩(wěn),減小工作臺由于運動的慣性,尤其是當(dāng)工作臺承載較大時,工作臺本身和工件的運動載荷對高速切削極容易引起沖擊,機(jī)床結(jié)構(gòu)的新穎性對高速切削有著重要的影響,傳統(tǒng)機(jī)床依靠工作臺移動實現(xiàn)機(jī)床的XY方向的移動不是很適合高速切削。高速機(jī)床有瑞士Mikron公司VCP710、美國Cincinnati公司HyperMach五軸加工中心、日本Mazak公司SMM-2500UHS、德國Roders公司RFM1000、意大利FIDIA公司KR214六坐標(biāo)加工中心、FIDIA公司D218五坐標(biāo)加工中心等。 3!L)7Z/  
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  一般情況下,高速切削其切削速度比常規(guī)速度高出5~10倍,其材料的去除率是常規(guī)切削的3~5倍以上。對于鋁合金銑削可達(dá)到1100m/min以上,鑄鐵可到700m/min,鋼材可到380m/min以上,鉆削200~1200m/min,磨削150~360m/min。采用FIDIA KR214五坐標(biāo)高速銑削加工中心機(jī)床及機(jī)床驗收標(biāo)準(zhǔn)試切產(chǎn)品。 5KSsRq/8"  
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  二、高速銑削刀具刀柄 IM/\t!*7  
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  1.高速銑削刀柄 \^cn}db)  
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  由于高速切削時,主軸、刀柄及刀具在高速旋轉(zhuǎn)情況下,較小的偏心就會產(chǎn)生較大的離心力,由振動引起產(chǎn)品的質(zhì)量、降低主軸和刀具的使用壽命。常規(guī)的刀具刀柄系統(tǒng)難以滿足高速切削時的切削剛度和精度要求。現(xiàn)階段比較流行常用的高速刀柄系統(tǒng)主要有德國的HSK刀柄、美國KM刀柄、日本NC5刀柄。HSK刀柄及KM刀柄均為1:10的錐度,采用主軸錐孔和刀柄端面過定位的方式,實現(xiàn)刀具的定位夾緊,其重復(fù)定位精度在傳統(tǒng)7:24的錐度刀柄±2.5μm提高到±1μm,采用這種刀柄系統(tǒng)可以提高主軸剛度、由于其契形效果好,能提高刀具的抗扭能力,且轉(zhuǎn)速越高其鎖緊力越大。但這種刀柄價格較貴,一般為常規(guī)刀柄的1.5~2倍,其最低轉(zhuǎn)速小于KM刀柄。一般情況下,高速銑削時,刀具刀柄的不平衡力小于切削力時,不影響刀具的使用壽命和切削效率。 FzIA>njt  
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  根據(jù)高速切削的動平衡規(guī)定,主軸轉(zhuǎn)速至少要達(dá)到8000 r/min以上。其進(jìn)給速度至少大于20m/min。50柄轉(zhuǎn)速達(dá)到10000~20000 r/min,40柄以及HSK刀柄20000~40000 r/min,KM刀柄達(dá)到35000 r/min以上。由于高速銑削動平衡的要求,在配置高速銑削刀柄刀具時優(yōu)先配置經(jīng)過動平衡測試的刀具系統(tǒng),其次用戶可以自行采用動平衡機(jī)及調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)行動平衡調(diào)節(jié),但其使用非常麻煩。美國Kennametal公司推出了一種通過調(diào)節(jié)主軸系統(tǒng)的自動平衡刀柄系統(tǒng)TABS刀柄,但目前應(yīng)用還不廣泛。為有效發(fā)揮高速切削的加工效率,在配置高速刀具夾持刀柄系統(tǒng)時顯得非常重要,傳統(tǒng)的彈簧夾頭、螺釘連接刀柄已不能滿足高速銑削夾持精度高、結(jié)構(gòu)對稱性好、傳遞扭矩大等要求,以下為作者總結(jié)的高速刀具及刀柄配置經(jīng)驗。 yw0uF  
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  第一、優(yōu)先配置熱脹式刀柄通過熱脹式加熱儀裝置進(jìn)行加熱,通過熱脹冷縮的原理對刀具進(jìn)行夾緊,其回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)對稱性、動平衡性能均較液壓式刀柄好,在歐洲應(yīng)用非常廣泛,尤其適合模具等行業(yè)產(chǎn)品的高速切削加工,該刀柄可達(dá)到40000r/min。其中熱脹式裝刀裝置以德國Thermal Grip為典型代表。 OA0\b_  
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  其次、液壓式刀柄是高精度、高性能的刀柄夾持柄,其回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)對稱性和動平衡性能均較好,減振性好,可有效提高切削效率和刀具的使用壽命,液壓式刀柄以德國雄克公司的為典型代表,經(jīng)過動平衡后轉(zhuǎn)速可達(dá)到25000r/min。 qC &<U  
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  第三、整體式刀柄,如日本Nikken公司刀柄、奧地利盤石的整體鋁合金銑削刀柄,其結(jié)構(gòu)主要是刀體和刀柄為一體,在經(jīng)過動平衡測試調(diào)整后,再安裝銑削刀片進(jìn)行動平衡調(diào)節(jié)來滿足高速銑削加工的需要,整體式刀柄尤其適合模具的高速粗加工和鋁合金高速銑削。其轉(zhuǎn)速一般可以達(dá)到10000~30000r/min之間。 >Z%^|S9  
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  最后、高速銑削應(yīng)用精密彈簧夾頭刀柄和側(cè)固式刀柄時,其轉(zhuǎn)速由于本身結(jié)構(gòu)的限制,一般難以達(dá)到20000 r/min,精密彈簧夾頭刀柄一般可達(dá)到12000~15000 r/min,而側(cè)固式刀柄則難以達(dá)到10000 r/min,在高速機(jī)床上盡量少用。 SccU @3.X~  
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  2.高速銑削刀具 ^ytd~iK8  
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