高速加工是指在机械制造中采用高精度、高自动化和快速运动灵活性,提高加工速度、材料提取、加工精度和加工质量,采用数控机床、加工中心和柔性制造系统,大大缩短加工时间,这意味着切削时间占总工作时间的很大一部分,因此只有随着技术的发展,切削速度和进刀速度才能达到提高生产率的新举措和突破;高速切割技术越来越普及,可以大大提高生产率,提高产品加工质量,为工程机械的全面发展做出重要贡献,为中国制造业的转型带来良好的经济效益和社会效益。
一、现状与原则阐述
高速切削与传统切削有很大区别,传统切削的效率必须由低速、深度大、进给速度慢、单行程,高切削效率应成为加工零件的主要部件,如高速转速、中切深、快速进给、多行程、刀具选择、切削参数确定等。
1.加工参数。在高速加工中,必须根据切削用量参数选择加工参数,包括刀具方向,接近角度,运动方向和加工过程(顺铣及逆铣),这意味着可以充分利用机床的加工特性和动态性能,实现切削速度快,背吃刀量及进给量,生产率高,加工成本低。这主要影响切削用量参数,以确保这些参数之间的协调优化加工参数。
2.切削路径。是用来确定总体布局,目前主要集中在各个表面的选择和确定各个表面的加工顺序上,在确定加工路线时,首先根据每个表面的加工方法根据实际工作特性条件来保证加工精度和表面质量,然后根据优化策略指定最短路径和最小换刀次数来缩短加工时间,例如在孔系加工零件时,最小路径之间距总和就是刀具的最短路径,这样就可以耐用度换刀次数减少。
3.刀具。其现状已经从传统的刀具时代转变为高效、高精度、可靠、专业的数控刀具,使可以从尖端技术,提高合理的加工刀具(最高的加工质量),节省时间,提高加工效率,满足高速切削的需要,目前主要用于金刚石、氮化物、陶瓷、涂层、TIC(N)、超细硬质合金和粉末冶金等刀具材料的高速加工。
4.冷却方法。由于传统的冷却液和冷却方法难以进入加工区域,因此高速切削产生大量的热量,因此必须及时将切屑从台面上移除,以避免机器、工具和零件的热变型,而选择合适的冷却液是保证加工质量的前提,干切削和微量油雾冷却是最常用的技术创新。
二、高速切削工艺质量研究
1.优化切削参数。首先要考虑工作特性的质量,然后选择进给量和背吃刀量参数的数量是决定效率的主要因素,增加进给量会增加加工表面粗糙数值,所以在确定加工参数时,应仔细选择和协调,主要是影响刀具零件的加工性能,背吃刀量要选择尽可能大,然后选择最大进给量,最后选择合适切削速度。在任何情况下,仔细选择加工参数,以保证加工,并考虑到加工效率,节省和加工成本,可以根据机器的实际情况和说明,确定这些参数之间的关系,加工说明、切削用量和加工经验,以达到最佳选择的加工参数。
2.优化切削路径。除了选择刀具材料和刀具几何参数外,还应使用不同的切削路径,以获得更好的切削效果。优化切削路径的目的是提高刀具的耐久性,提高加工性能,最大限度地减少变形,提高刀具利用率,最大限度地发挥快速加工的优点。(1)通过选择刀具方向来确定沿最大曲率半径变化的表面的不同刀具方向,确定刀具方向的最大优化,最大限度地增加刀具长度最简单的刀具位置路径是根据最大单条刀轨创建最小曲面刀具运动方向。(2)选择最简单的刀位轨迹处理方法,选择合适的插补方法以保证表面残留高度,使用过渡圆弧在不降低加工速度的情况下处理干涉区域,提高加工性能以增加减速和中断的可能性,选择合适的加速方法以减少启动冲击,保持机器精度,减少刀具振动。
3.优化高速切削刀具。是高速切削系统中最活跃工艺,它是高速切削的关键技术之一,不仅要增加主轴的转速,而且要缩短整体加工时间,因此对整个刀具系统提出了更高的要求,包括刀具材料和零件材料的强度、韧性和硬度对力学性能的要求,如高可靠性、高耐热性和抗热冲击要求对高速切削刀具的结构和制造的安全机制提出了更严格的要求。刀具材料的选择:在高速切削系统中,最好使用硬质合金,超细粒度硬质或涂层性能刀具。选择刀具结构:选择正确的加工工具,选择应力结构或专用设计工具,以减少刀具更换;选择刀具和磨削时间;最后,刀柄结构:通过首先选择标准化或序列化的手柄和增加刀具刚度的最短刀柄,确保刀具能够快速准确地安装到主轴或刀库中。
4.传统的冷却方式优化。通常使用对加工环境有害的冷却液,不符合绿色加工的概念,高速切削可以采用准干式加工工艺,无需使用切削液,提高了回收速度,降低了加工成本,降低了环境风险,提高了加工速度。
5.研究与展望。没有机器、刀具、夹具和控制软件的协调,高速切削技术的系统是复杂的,其中许多问题是随着技术的发展(特别是高速主轴)充分解决。但是,我们必须保持最佳的切削转速和进给速度参数,以简化加工过程,并利用“高速”切削及刀具和轴承磨损技术,这是在一定时期内控制高速切削发展的关键因素。
高速切削是金属加工的主要方向,高速切削技术也必须在智能制造切削机理、材料和工艺设计工具、高速切削技术和数据库、状态监测技术、智能加工优化技术和设备维护技术等领域不断创新。
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