高速切削工藝和常規(guī)有很大不同。常規(guī)切削認(rèn)為高效率來(lái)自低轉(zhuǎn)速、大切深、緩進(jìn)給、單行程;而高速切削則追求高轉(zhuǎn)速、中深切、快進(jìn)給、多行程的加工工藝。在進(jìn)行高速切削時(shí),工件材料不同,所選用切削刀具、切削工藝和切削參數(shù)也有很大不同。下面著重研究輕金屬、鋼和鑄鐵的高速切削工藝技術(shù)
一、 高速切削輕金屬技術(shù)
鋁合金因具有良好的耐蝕性,較高的比強(qiáng)度,導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn),在汽車工業(yè)和航空航天工業(yè)中已經(jīng)大量應(yīng)用。鋁鎂合金大多使用鑄件,這些鋁合金的最大優(yōu)點(diǎn)就是其固有的易切特性。輕合金可以采用很高的切削速度和進(jìn)給速度進(jìn)行加工,切削速度可高達(dá)1000-7500m/min,高速切削使95%-98%的切削熱被切屑迅速帶走,工件保持室溫狀態(tài),熱變形小,加工精度高。
高速銑削輕金屬時(shí),由于加工過(guò)程存在較大沖擊載荷,PCD和CBN刀具的壽命并不好,當(dāng)切削速度達(dá)到1000m/min時(shí),可使用K型硬質(zhì)合金刀具;當(dāng)切削速度達(dá)到2000m/min時(shí),可使用金屬陶瓷刀具;當(dāng)切削速度更高時(shí),可使用PCD刀具; 高速銑削鋁鎂合金時(shí),可使用K10硬質(zhì)合金刀具。
二、 高速切削鋼和鑄鐵技術(shù)
高速銑削鋼和鑄鐵時(shí),遇到的主要問(wèn)題是刀具的磨損
高速銑削鋼材時(shí),刀具使用鋒切切削刃和較大后角可減少刀具磨損,提高刀具使用壽命。刀具的磨損與工件材料的力學(xué)性能相關(guān)。如工件材料抗拉強(qiáng)度增大,則刀具磨損增加,因此減少每齒的進(jìn)給量。
高速銑削鑄鐵時(shí),切削速度的選擇取決于刀具材料。提高切削速度和減少每齒進(jìn)給量,提高工件表面加工質(zhì)量。
高速切削技術(shù)的應(yīng)用
一、 高速切削在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用
航空航天工業(yè)中許多零件采用溥壁、細(xì)筋結(jié)構(gòu),由于剛度差,不允許有較大的吃刀深度,因此,高速切削成為此類零件加工工藝的唯一選擇。飛機(jī)上的一些零件為了提高可靠性和降低成本,將原來(lái)由多個(gè)鉚接或焊接而成的部件,改用速體實(shí)心材料制造,此即“整體制造法”。有的整體構(gòu)件的材料去除率高達(dá)90%,采用高速切削可大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低制造成本,這也是高速切削技術(shù)在飛機(jī)制造業(yè)獲得廣泛應(yīng)用的主要原因。例如:波音公司在生產(chǎn)波音F/15戰(zhàn)斗機(jī)時(shí),采用“整體制造法”,飛機(jī)零件數(shù)量減少42%,用高速銑削代替組裝方法得到大型薄壁構(gòu)件,減少了裝配等工藝過(guò)程。
二、 高速切削在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
以高速加工技術(shù)為基礎(chǔ)的敏捷柔性自動(dòng)生產(chǎn)線被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外汽車制造廠家使用。國(guó)內(nèi)如一汽大眾捷達(dá)轎車自動(dòng)生產(chǎn)線,由沖壓、焊接、涂裝、總裝、發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)器等高速生產(chǎn)線組成,年產(chǎn)轎車能力15萬(wàn)輛,制造節(jié)拍1.5輛/min;上海大眾桑特納轎車自動(dòng)生產(chǎn)線等。
結(jié)束語(yǔ)
高速切削技術(shù)已經(jīng)成為切削加工的主流,高速切削技術(shù)對(duì)于機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命,必將 對(duì)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。高速切削技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它涉及到刀具、機(jī)床、工藝、材料、敏捷生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和故障診斷等諸多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新。
為適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)和顧客化的產(chǎn)品需求,高速切削和高速加工技術(shù)必將在生產(chǎn)工藝離散 型和混合型企業(yè)(如模具、船舶、汽車和航空航天等制造企業(yè))中得到進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。未來(lái)高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)將會(huì)具有更高剛度和抗振性;隨著機(jī)床技術(shù)的發(fā)展、刀具壽命將會(huì)更長(zhǎng), 工件上下料、測(cè)量和換刀等輔助時(shí)間將會(huì)更短。