影響立式加工中心高速切削的因素?
發布時間：2018-04-11
對高度復雜曲面和多工序工件進行高效率的精細化加工,是立式加工中心最為主要的加工特性。這種加工設備除了因配置有刀庫及自動換刀裝置,使得機床可以進行工件各加工刀具的自動更換以外,還具有高速加工的特點。其主軸轉速一般都在8000轉每分鐘有些機型甚至達到了幾萬轉,進給系統的快移速度更是達到了24米每分鐘以上。這些優秀的機床屬性為工件進行高速切削奠定了基礎。不過,高速切削不同于普通切削,對工件最終的加工精度和表面質量影響因素很多。歸納起來主要有機床方面的因素、刀具因素、工藝系統方面的因素、加工工藝因素及工件自身因素等幾個重要方面,我們著重看一下幾個較為典型的因素。
對高度復雜曲面和多工序工件進行高效率的精細化加工,是立式加工中心最為主要的加工特性。 隨著加工制作業的持續發展,一些高度復雜的曲面工件和多工序加工工件已經司空見慣,并且其精細化加工要求也原來越高。對其最終加工精度的要求和表面質量動輒都在0.01mm甚至更高。這類工件通過傳統加工機床進行加工很難很好的完成。特別是復雜曲面工件,因傳統加工設備是通過手工操控,根本無法進行高精度的曲線走位因而也就無法加工;對于多工序工件的加工,只能說是勉強勝任。不過加工效率是很低下的。
我們知道,多工序工件在普通加工設備上進行傳統加工,需要在幾臺甚至十幾臺不同的加工機床上流轉進行,多次裝夾找正和等待加工將耗費大量的非加工時間,因而加工效率很難提升。為了打破這種加工局限,立式加工中心得到批量應用也就不足為奇了。原因在于這種加工機床不僅是由CNC數控系統控制,而且還配置有刀庫及自動換刀裝置,通過這些先進功能部件的控制,可以實現高度自動化和復合集中加工的能力。因而是高度復雜工件和多工序加工工件進行高精、高效加工的主力生產設備。筆者就多年從事一線加工的經驗,簡單介紹一下,影響立式加工中心工件高速切削的幾個重要方面,希望能帶給大家一點啟示。
一、機床方面的因素
我們所說的工件高速切削是指在保證工件加工精度的前提下完成的高效率加工。當然,機床具有高速切削性能是實現工件高速切削的必要條件。前面我們說過,立式加工中心具有這種高速加工的特點。
總體上來說,實現這種加工形式機床方面需要具有下面幾個:
1、具有較高轉速的主軸及進給系統
立式加工中心最為核心的部件是主軸和進給系統,主軸系統的回轉精度和回轉速度是保證工件高速切削的關鍵,這就要求所配置的主軸系統要結構緊湊、重量輕、剛性強、慣性極小以及相應特性好等幾個關鍵指標。
進給系統方面也和主軸的要求一樣在保證高速進給的同時,還要保證機床的定位精度和重復定位精度要達到機床設定的參數要求。
2、較為靈活的潤滑及冷卻方式
機床主軸高速運轉勢必會產生大量的高溫,為了不使高溫對主軸系統造成變形,潤滑和冷卻就是非常重要的一環,一般情況下對于長期運行在高轉速狀態的立式加工中心主軸我們一般采用加裝油冷機的方式進行冷卻。潤滑方面一般采用封閉油浸式,通過這兩種手段可以確保機床主軸高速運行時的精度。
二、刀具方面的因素
刀具是直接作用于工件上的部件,它的優劣直接關系立式加工中心高速切削的正常與否。除了幾何參數的選擇要合理以外,刀具的材質是其關鍵的因素。
一般來說,適合工件高速切削的刀具材料要具備一下幾點:
一是所使用的刀具要具有較高的耐磨性,只有這樣才能保證刀具在高速切削中,不易形成鋸齒形和厚度變化的斷續切屑,有效防止刀具的動平衡性破壞,而導致刀具加速磨損。
二是要有較高的硬度和韌性,同時滿足這兩條才能承受刀具高速回轉所產生的沖擊和振動,不發生崩刃和斷裂現象。
三、加工工藝方面的因素
我們知道,立式加工中心是通過執行工件的加工程序來完成其加工任務的。數控加工程序編制的優劣直接影響高速切削時工件最終的加工精度和加工效率。而加工程序編制的關鍵是工件工藝處理的選擇。切削工藝主要包括適合高速切削的工藝路線、下刀方式、走刀路線、優化的高速加工參數以及充分冷卻潤滑的方式等。
高速切削的刀具軌跡原則上多采用分層環切加工,一般使用斜線軌跡進刀方式,直接垂直向下進刀極易出現崩刃等現象,因此不宜采用;斜線軌跡進刀方式的銑削力是逐漸增大的,因此對刀具和立式加工中心主軸的沖擊比垂直下刀小,可明顯減少下刀崩刃的現象。