高速加工技術是指采用特殊材料的刀具,通過極大地提高切削速度和進給速度,來提高被加工件的切除率,同時,加工精度和質量也顯著提高的新型加工技術。
以切削速度和進給速度界定:高速加工的切削速度和進給速度應為普通切削加工速度的5~10倍。
以主軸轉速界定:高速加工的主軸轉速應≥10000r/min。
高速加工的技術特點:
1、 加工效率高:
高速加工的進給率較普通切削加工提高5~10倍,材料切除率提高3~6倍。
2、 切削力小:
高速加工的切削力較常規切削加工至少降低30%,徑向力降低的更為明顯。這樣,加工過程中,對加工件的沖擊力更小,不易引起工件受力變形。因此,特別適用于薄壁零件和細長工件的加工。
3、 切削熱小:
在高速加工中,95%以上切削熱被切屑帶走,因此,工件積熱少,溫升低,特別適用于熔點低,易氧化,易熱變形加工件。
4、 加工精度高:
高速加工中,刀具的偏振頻率遠離工藝系統的固有頻率,不易產生振動;又切削力小,熱變形小,殘余應力小,易于保證加工精度和表面質量。
5、 工序集約化:
高速加工可獲得更高的加工精度和更低的表面粗糙度,并在一定條件下,可對常規難加工的硬表面進行加工,從而使工序集約化,這點對于模具的加工具有特殊意義。
目前,要想實現高速加工技術的應用,必須從以下幾個方面著手:
1、 加工機床的結構必須保證:
運動部件輕:采用刀具運動方式由主軸實現三個線性軸的運動。
剛性好:允許更高的加工速度。
固有頻率高:不斷提高機床的動態性能。
減震性好:減少加工過程中震動對加工精度和表面質量的影響。使用新材料,提高機床的抗震性。
2、 機床的主軸必須適應高速加工:
目前,機床的主軸磨損較快,影響高速加工技術的應用。可考慮機床主軸的陶瓷化。陶瓷的比重較低,與傳統鋼制的軸承主軸相比,為其重量的2/5左右。可縮短主軸到達穩定轉數的時間。同時,熱膨脹系數低,使主軸的熱變位控制在10um以下(溫升5℃以下),即為通常的1/2,更加有利于提高加工質量。
3、 機床的進給系統必須不斷完善:
機床的進給伺服系統代表了機床的動態性能。電機絲杠或直線電機構成的伺服進給系統更適合于高速加工,同時,以滾動導軌取代滑動導軌,其效果將更加明顯。
4、 數控系統的廣泛應用:
數控系統的廣泛應用將為高速加工技術的**應用提供一個更加廣闊的空間。盡管數控系統并不是實現高速加工的必要先決條件,但卻是一個非常有利的促進條件。
5、 其他制約高速加工技術的條件:
刀具使用壽命及使用條件:目前的高速加工急需具有更佳耐磨性、耐熱性及動平衡的切削刀具,同時,如何降低滿足加工條件的刀具價格,也是一個長期內需要解決的問題。
冷卻潤滑:高速加工中的冷卻潤滑如何防止霧化、汽化。