AB模板网关注互联网产品管理,交流产品设计、用户体验心得!

使用小型刀具进行高速加工

时间:2018-07-23 16:35 来源:网络整理 作者:admin

     随着零件品种的不断增加,同时尺寸变得越来越小,零件的小型化要求制造业改变加工策略。为了实现更高效率的加工,需对以往的加工过程进行重新思考。传统的加工方法是在低切削速度下,使用大直径刀具加工。但大直径刀具是不能对形状复杂的零件进行加工的。这样,使用小型刀具加工则变成自然的选择。但是使用小型刀具需要很高的主轴转速,这是普通机床所不能达到的。即使有的机床能够达到很高的主轴转速,例如在普通机床上使用直径小于0.5小型刀具,在10000r/min的主轴转速下,对形状复杂零件进行加工,也往往会使主轴温度升高。所以只能选择低的进给速度加工,而且还会使刀具容易磨损,严重时还会使刀具破损。
       当然,在切削过程中,切屑不能及时排除,也是引起刀具破损的主要原因,它远比错误选择切削用量的影响大得多。为防止刀具破损,必须设法保证切屑及时顺利地从切削区排除。对于使用小刀具加工,须在提高切削速度的同时,注意设法以最快的速度将切屑从切削区排除。
       对于小犁刀具高速加工的定义,是指选择小于0.250直径的刀具,在高主轴转速的机床上,对形状复杂零件进行的精细加工。高速加工虽然没有固定的定义和绝对正确的切削用量,但一般要求机床主轴转速选择在25000r/min左右。

小型刀具高速加工策略

    使用小型刀具,在机床主轴转速高达25000r/min左右进行高速加工,必须掌握以下三个相互关联的主要技术环节:(1)小型刀具的智慧设计制造和使用;(2)低粘度冷却剂的选择和合理使用,(3)充分发挥高速加工技术的作用。

小型刀具的智慧设计制造和使用

    将大直径刀具几何形状缩小到小型刀具上会产生不可接受的进给速度和不满意的零件表面粗糙度。所以需要设计制造出能在高速切削中充分发挥作用的小型刀具,经优化设计的刀具几何形状与高转速主轴和最佳状态下的冷却等几方面相结合,不仅能提高生产效率,还能省去去毛刺等后续工序DOT。在使用小型刀具进行高切削速度加工时,还都需对使用的小型刀具进行平衡处理。同时注意增加刀具的容屑空间,以利于切屑的顺利排除,防止切屑被堵塞或被烧糊在刀具内。

低粘度冷却剂的选择和合理使用

    使用小型刀具进行高速加工将产生大量热量,所以必须积极采取措施,使零件在加工中能迅速冷却。当然在高速切削中可以快速将切屑从切削区排除,但光靠这  点还远远不够,还需要选择合适的冷却润滑液,设计一个有效的冷却系统。

   冷却液除有降低切削温度作用之外,还具有良好的润滑作用,所以能使刀具迅速通过切削零件表面。如同使用一把切刀很难快速将黄油切开,而若选择将切刀加热后再切,则能很快将黄油切开。这是因为切刀被加热,它将使切口处黄油迅速熔化,熔化的黄油还对切刀有较好的润滑作用,使切刀容易移动,因此能有效将黄油切开。同样原理适用于高速切削,小型刀具在切削中需要低粘性冷却润滑液给以冷却润滑。这是因为低粘性冷却润滑液的渗透能力强,容易将冷却液加注至刀头切削刃。常用的乳化液作冷却液远比水溶液的粘性大,所以不适用于小刀具的高速切削。
    可供使用的微量冷却液喷射系统在使用小型刀具进行高速加工中建议选择使用乙醇(俗称酒精)作冷却液,它是将食糖发酵形成的一种酒精,最适宜在非有色金属和一些塑料材料的高速加工中使用。然而,黑色金属还要求使用油基冷却液。这是因为在铁基金属表面切削,容易产生电火花,发生火灾。
    通常使用的冷却液是油基冷却液,它需要服务人员进行适当处理,增加附加费用。乙醇因为能自动挥发而不需要进行过滤和废屑等费时处理,节省生产开支。虽然乙醇易燃,但低的溶点使乙醇具有较强的冷却和润滑效果。由于它是自然化学品,没有负面的环境影响、没有污染、没有浪费和额外的附加费用。此外,乙醇作为一种冷却液,还具有不会残留在加工好的零件表面的优点,所以无须增加以往昂贵的零件除油和清洗工序。

充分发挥高速加工技术的作用

    使用小型刀具进行高速加工,必须使用先进的加工机床,只用一个高速主轴改装的普通机床不能满足高效率加工的高标准要求。只能使用专门为高速加工设计制造的先进机床。使用小型刀具在先进机床上进行铣削,钻孔和雕刻时,都需选择6000~60000r/min的最高主轴转速。这是因为使用小型刀具在如此高的主轴转速下实行高速加工,具有能使切削力减小、很少出现刀具破损,没有高的切削温度、能获得较好的零件加工精度和表面粗糙度,消除去毛刺、除油工序和很小的刀具振动等诸多优点。
    除选择高主轴转速和小切削深度之外,在使用小刀具进行高速切削中,同时需选择高的进给速度。在高切削速度和高进给速度条件下切削,使切削中产生的大量热量来不及传递至零件,就已被切屑带走。
    经切削试验证明,在金属切削中,产生的大量热量有40%由刀具与零件间的摩擦产生,20%热量由切屑形成中发生的弯曲变形时产生。因此,可以说大约60%的热量保留在切屑中。在高速切削中能通过快速切屑排除,将大量的热量排除,极好地降低切削温度,避免零件因受热产生的尺寸增大等弊病。当然,更好的保证零件加工质量,还需要采取有效的冷却刀具,降低切削力和防止振动产生等持术措施。

      使用小刀具在高主轴转速下加工,还可以将chiP Ioad(刀具每齿进给量)减少到小于0.005。如此低的chip load能极大地减小切削力。切削力的减小,将产生很低的切削温度,减小刀具变形,所以可进行薄壁零件加工,获得好的零件表面相糙度,提高零件加工精度。
    使用小刀具进行高速加工必须掌握以上三个主要技术环节,这三个主要技术环节相互关联,都很重要。不能忽视和看轻某一方面,这样才能保证高可靠性加工状态,保证在获得产品高质量的前提下,尽量提高切削速度,从而提高生产效率。

加工实例

    以下介绍在Datron铣床使用小型刀具进行高速加工的两个生产实例。
    一是使用l/4单刃刀具在6061铝合金零件上铣出深为l/8的槽型。机床选择主轴转速为45000r/mSEl250i/m进给速度的工作条件,使用乙醇冷却液。
    另一个是使用直径为1/8小螺旋角双刃铣刀,在宽l/8的6061铝合金板料上,选择50000r/m主轴转速,200i/m进给速度和使用乙醇冷却条件下进行高速平面铣削。
    在两种加工实例中,由于遵循了以下加工规则,所以都取得了极好的加工效果:
    (1)保证加工中不使主轴温度升高,否则引起刀具迅速磨损、减少刀具使用寿命;
    (2)选择高切削速度、高进给速度和小切削深度加工;
    (3)都能将加工出切屑迅速从切削区排除。

(来源:中国数控机床网)

  关注 互联网的一些事 官方微信,回复" 3262 " 即可在微信里阅读本篇内容。

  在查找公众号中搜索:AB模板网,或者扫描下方二维码快速关注。

围观: 9999次 | 责任编辑:admin

回到顶部
describe