高进给铣削加工工艺研究

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高速铣削加工工艺

高速铣削加工工艺

4
高速铣削工艺相对常规加工具有以下优点:
1 2 3 4
提高生产率
改善工件的加工精度和表面质量 实现整体结构零件加工
有利于加工薄壁零件和高强度、高硬度 脆性材料
1
高速铣削工艺条件 对机床软硬件的要求
电主轴 如直线电机驱动装置
具有前馈控制、位置度高分辨率、自适应 控制、NURBS插补功能,配以速加工的 CNC/CAM软件,具有螺旋三轴联动、斜率 分析等功能。
高速铣削加工工艺
高速铣削的基本概念
高速铣削工艺条件 高速铣削工艺要点
高速加工采用全新的加工工艺 , 从刀具、切削参数、 走刀路径的选择及程序的编制,都不同于传统的加工。
1
零件精细结构部位的加工 难加工材料的加工
微小结构的铣削加工
4
2
薄壁类零件的加工 模具零件的加工
3
5
高速铣削的基本概念
所罗门曲线
1 2
保持切削载荷平稳
最小的进给率损失
3ห้องสมุดไป่ตู้
最大的程序处理速度
刀具路径必须符合高速铣削要求
1 2 3 4 5
进退刀采用斜坡和螺旋方式
大量采用分层加工
金属切除率尽量保持恒定 避免急剧变化的刀具运动
满足等量切削和等载荷切削条件
高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工 表面质量、刀具磨损以及加工成本。 不同刀具加工不同工件材料时,加工用量会有很大 差异,目前尚无完整的加工数据。
高速铣削必须充分关注有效切削速度和浅深度铣削。
高速铣削在切削区产生很高的温度,冷却液在接近 切削刃处汽化,对切削区域几乎没有冷却作用,反 而会加大铣刀刃在切入切出过程的温度变化。 大部分情况下高速铣削不建议使用冷却液,常采用 压缩空气冷却、油雾冷却或水雾冷却,冷却方式以 通过主轴的刀具内冷效果最好。

钢件高进给铣削

钢件高进给铣削


图 5
轴 向分力 ,因此刀 片夹 紧螺 钉要 承 受较大 的剪 切力。如 在刀 片背 面制
成一 个 圆柱 配 合 面 ,如 图 7所 示 。
设计 ,通过改变切削加工中的主偏角 ,使加工 中产生的 主切削力 ,经过刀具 和刀柄系统的传递 ,直接作用 于主
轴。从 而 在 高 进 给
( )图 4所示刀具就是把图 3中刀片的直边变成弧 2 边 ,使切削分力更趋合理 。

兰 箜呈 塑 ! 呈
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参属 工 ̄ n ) J T
的径 向力就越大 ,直至 刀具 破损或折断,如图 1 所示 。 要实现高进给加工 , 目 前的主要方法是改变传 统铣 削加工 中刀具 主偏角为 0 的 。 图 1
同时提高 了刀具在超 过 n 时的适 …
应性。坡铣角较大。 另外 ,由于高进 给加工的特点 ,
会在加工 中产 生作用 于 主轴 方 向的
( )对毛坯的 要求 较高。 目 的高进 给刀具 一 般 3 前
n  ̄3 … mm,如 毛坯 尺寸不 均匀 ,在 高速进 给状态 下 , <
易产生碰撞 。不过随着机床测量头 的不 断普及 ,毛坯简
易数模 ( 点云数据)可在短时间内获得 ,从 而为高进 给
加工 的广泛应用提供契机 。MW ( 收稿 日 :2 100 ) 期 00 7 5
图 Hale Waihona Puke 基 于 此 种 技 术
( )在转角 加工 时 ,应采 用 圆 2 弧策 略,如 受 型腔尺 寸 的限制 无法
为依托 , 在加工不同材质和硬度 的钢件 时每齿 进给量可
达 = . 3 m z 0 5— m / ,金属去除率 Q  ̄6 0 m / i。 … > 5 e rn a

铣削技术的工艺研究

铣削技术的工艺研究

铣削技术的工艺研究摘要:机械制造业在整个国民经济中占有十分重要的地位,金属切削加工作为精密加工手段,在整个机械制造行业有着十分重要的地位,文章就铣削技术的工艺进行了研究和分析,希望能给从事本行业的同仁们一个借鉴和参考。

关键词:铣削技术;刀具;切削用量最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床;为了铣削麻花钻头的螺旋槽,美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床,这是升降台铣床的雏形;1884年前后又出现了龙门铣床;二十世纪20年代出现了半自动铣床,工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。

铣床在控制系统方面发展很快,数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。

尤其是70年代以后,微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用,扩大了铣床的加工范围,提高了加工精度与效率。

一、国内外铣削机床现状在德国等西方工业发达的国家,20世纪80年代就已经推出cnc 旋风铣床及高刚度精密定位刀盘,发展到现在已经成为相当成熟的产品。

由于cnc旋风铣床在国内尚无厂家制造,我国仅有的几家工厂拥有的cnc旋风铣床也都是由德国leistritz公司进口而来。

机床可对螺纹的导程精度和中径尺寸的一致性进行修整,加工出的滚珠丝杠精度可达p3级,滚道截面形状的正确性、中径尺寸的一致性均优于磨削加工。

机床配置了精密对刀仪,具有轨迹寻找功能,可在一次加工4m长度的基础上进行二次接刀加工,单根加工长度可达8m,真正体现了旋风硬铣削技术的先进性,以及在滚珠丝杠加工中的优越性。

将高速切削技术结合旋风铣削进行研究,尤其是将原有的旋风铣头高速化,提高了加工效率。

二、高速铣削技术的应用及优势高速切削加工技术按其目的而言可分为两类:以实现单位时间最大材料去除量为目的的加工;以实现高质量加工表面与细节结构为目的的加工。

模具的高速切削加工都是这两类技术的综合运用。

高速铣削加工技术引进到模具加工行业,主要应用淬硬模具型腔的直接加工:高速铣削采用极高的切削速度和超硬刀具,可直接加工淬硬后的模具型腔,在某些情况下可取代电火花型腔加工,与电火花加工相比,加工质量和加工效率都不逊色,甚至更优,而且省略了电极的制造。

超高速加工技术在铣削加工中的应用

超高速加工技术在铣削加工中的应用

超高速加工技术在铣削加工中的应用近年来,随着科技的进步和制造业的发展,超高速加工技术逐渐应用于各个领域,其中之一就是铣削加工。

超高速加工技术以其独特的加工方式和高效的加工速度得到了广泛的关注和应用。

本文将探讨超高速加工技术在铣削加工中的应用,以及其带来的创新和改变。

首先,超高速加工技术在铣削加工中的应用使得加工效率大幅提升。

相较于传统的加工方法,超高速加工技术通过加快刀具的进给速度和转速,减小切削力和切削温度,从而有效地降低了加工时间。

这使得铣削加工变得更加快速和高效,大大提高了生产效率。

同时,超高速加工技术还可以在相同的加工时间内完成更多的切削量,进一步提高了加工效率。

其次,超高速加工技术在铣削加工中的应用还优化了产品的表面质量。

传统加工方法由于切削速度较慢,在加工过程中会产生较大的切削力和切削热量,容易引起刀具磨损和工件表面质量不良的问题。

而超高速加工技术通过高速的切削和冷却方式,有效地降低了切削力和切削温度,减少了刀具磨损和工件表面粗糙度的问题。

这使得产品的表面质量得到了极大的提升,满足了对高精度产品的需求。

此外,超高速加工技术在铣削加工中的应用还带来了新的设计理念和机制。

传统加工方法由于切削精度和加工速度的限制,对产品的设计和制造造成一定的限制。

而超高速加工技术以其快速的加工速度和高精度的切削精度,为设计师提供了更多的自由度和创造力。

设计师可以设计更为复杂和精细的产品结构,实现更多样化的产品需求。

另外,超高速加工技术还带来了新的机制,例如钻石刀具的应用和新型冷却系统的研发,进一步提高了加工效率和产品的质量。

最后,超高速加工技术在铣削加工中的应用也面临着一些挑战和问题。

一方面,超高速加工技术对刀具和冷却系统的要求较高,增加了设备投资和维护成本。

另一方面,超高速加工技术的应用范围有一定的限制,只适用于某些材料和形状的加工。

因此,在实际应用中需要根据具体情况进行技术选择和优化。

综上所述,超高速加工技术在铣削加工中的应用带来了诸多创新和改变。

铣削加工工艺流程分析

铣削加工工艺流程分析

铣削加工工艺流程分析铣削加工是一种常见的机械加工方法,广泛应用于制造行业。

本文将对铣削加工的工艺流程进行详细分析,并探讨其在工业生产中的应用。

一、铣削加工的定义与概述铣削加工是指利用铣床或数控铣床对工件进行物理切削,以达到加工目的的一种工艺方法。

铣床通过旋转刀具进行切削,同时将工件在X、Y、Z三个坐标轴上进行移动,以完成加工过程。

二、铣削加工的工艺流程分析1. 准备工作铣削加工前需要做好充分的准备工作。

首先,根据工件设计图纸确定加工尺寸和要求;其次,准备好所需的铣床、夹具、刀具等设备和工具;最后,对加工设备进行检查和调整,并确保刀具磨损情况良好。

2. 夹紧工件将待加工的工件安装到铣床的工作台上,并通过合适的夹具进行固定。

夹紧夹具需要保证工件的稳定性和正确的加工位置,以确保加工精度。

3. 选择合适的刀具根据工件的材质、形状和加工要求选择合适的刀具。

刀具的选择应综合考虑切削力、切削速度和切削质量等因素,以获得最佳的加工效果。

4. 设定切削参数根据所选刀具和工件的特点,设定合适的切削参数,包括进给速度、转速、切削深度等。

切削参数的设定需要综合考虑加工效率和切削质量之间的平衡。

5. 进行铣削加工根据设定的切削参数,启动铣床,开始进行铣削加工。

在整个加工过程中,操作人员需要密切关注加工状态,确保加工精度和安全。

6. 检验加工质量铣削加工完成后,对加工后的工件进行检验和测量。

通过使用测量工具,比如千分尺、游标卡尺等,对加工尺寸进行检查,以确保加工质量符合要求。

三、铣削加工的应用领域铣削加工广泛应用于各个制造行业,特别是机械制造和零部件加工领域。

以下是铣削加工的一些常见应用领域:1. 汽车制造铣削加工在汽车制造过程中扮演着重要的角色。

通过铣削加工,可以精确地加工汽车发动机零部件、车身结构件等,提高汽车的精度和性能。

2. 航空航天工业铣削加工在航空航天工业中也起到至关重要的作用。

航空发动机的叶片、螺栓等零部件需要通过铣削加工来保证其高精度和可靠性。

铣削加工方法在高速加工中的应用探讨

铣削加工方法在高速加工中的应用探讨
巾 , 采 用 螺 旋 或 倾 斜 方 式 ( 角 为 5 左 右 ) 垂 直 进 退 刀 可 倾 。 的
圆弧 方 式 的 水 平 进 退 刀 运 动 ; 在 曲 面 轮 廓 铣 中 , 而 使 寿 命 提 高 了 7 , 于工 件 的 切 削 热 大 幅 度 降 低 , 削 振 动 运 动 、 O 留 切 用 切圆弧的进退刀 运动等 。 几 乎 消 失 ; 削 加 工 发 生 了本 质 性 的 飞 跃 。 在 常 规 切 削 加 切 刀具通常采用 球头铣刀 和平底 圆角铣 刀 , 用 1 采 2轴 加 工 中 备 受 困惑 的 一 系 列 问 题 亦 得 到 了 解 决 , 可 谓 是 集 高 真 加 效 、 质 、 耗 于 一 身 的 先 进 制 造 技 术 , 切 削 加 工 新 的 里 工 方 式 , 工 时 充 分 利 用 主 轴 的 加 工 功 率 。 优 低 是
料切除率提高 3 ~6倍 , 工 时 间 缩 短 5 ~ 7 。 当 加 工 加 O O 需 要 大 量 切 除 金 属 的 零 件 时 , 使 加 工 时 间 大 大 减 少 可
2 2 切 削 力 降 低 。 工 变 形 小 . 加
屑 槽 出 屑 以及 刀具 大 面 积 的 接 触 毛 坯 等 情 况 的 出 现 。 目的
高 速 铣 削 和 常 规 切 削 相 比 , 削 力 至 少 可 降 低 3 。 切 O 这 对 于 加 工 刚 性 较 差 的 零 件 来 说 可 减 少 加 工 变 形 , 一 些 使 薄壁类精细工 件的铣削加工成为可 能。 2 3 加 工 质 量 得 到 优 化 . 因 为 高 速 旋 转 时 刀 具 切 削 的 激 励 频 率 远 离 工 艺 系 统 的
程 碑 。在 切 削 速 度 上 , 合 金 9 0 5 0 / n 钛 合 金 铜 0 — 0 0 m mi ;

薄壁铸铝合金高速铣削加工试验研究

薄壁铸铝合金高速铣削加工试验研究
字 木 交 i赢
理 论 ,研 发 ,设 计 ,嗣 遵
薄壁铸铝合金高速铣削加工试验研究
黄 晓峰


杨敏


( 1 盐 城 工 学 院 机 械 工 程 学 院 江 苏 盐 城 2 2 4 0 5 3 :2 盐 城 市 产 品 质 量 监 督 检 验 所 江 苏 盐 城 2 2 4 0 0 3 )
, ,
E
集三
3
3 J

向铣 削 力 信 号
经 过 电荷 放 大 器 放 大 进 行 分 析 和 处

迹 和 编 程 方 法 其 高 速 加 工 的 参数 往 往 是 不 相 同 的 因 此


理 ;表 面 粗 糙 度 值 采 用 便 携 式 粗 糙 度 仪 测 量

生产率


通 过 测 力仪 和 粗糙 度仪测 量
a

高 可 以 对 复 杂 的 零 件 尤 其 是 薄 壁 零 件 进 行 加 工 降低 零 件 的 变 形 减 少 加 t 工 序 可 以 极 大 地 提 高产 品 的 质 量 和


定 铣 削 长 度 下 工 件 的 切 削 力大 小 和 表 面 粗 糙 度 值 试验装置 试 验 在 高速 加 工 机 床
主轴转速 范 围
10 0


2
效率

目前 很 多 企 业 都将 高速 加 工 应 用 于 薄 壁 件 的 生 产


M ik r o

n
U C P 7 10
进行

该机床

高 速 加 工 中 切 削参 数 的 选 择 是
项 非常重 要 的工 作 参

高速铣削加工讲解

高速铣削加工讲解

4)行切的端点采用圆弧连接,避免直线连接;
高 5)应尽量避免全力宽切削;
速 6)残余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段,一般应采用
铣 多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工,直至达到所需尺寸,避

免用小刀一次加工完成;


7)刀具轨迹编辑优化功能非常重要,应避免多余空刀,可通过对刀 具轨迹的摄像、复制、旋转等操作来避免重复计算;
是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加
工技术 。
高 高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬 速 火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤 铣 维塑料等非金属材料。 削 在模具加工中,高速铣削可加工淬火硬度大于 加 HRC50的钢件,因此许多情况下可省去电火花加 工 工和手工修磨,在热处理后采用高速铣削达到零
23
数 控
5.3 刀杆结构
加 工
技 高速铣削刀具,分为整体式和机夹式两类。

当机床最高转速达到15000 转/分时,通常
需要采用HSK 高速铣刀刀杆,或其他种类的
高 短柄刀杆。





24
数 控
刀杆夹紧刀具的方式
加 工
技 有侧固式、弹性夹紧式(a)、液压夹紧式
术 (b)和热膨胀式(c)等。侧固式难以保证刀具
工 (5)每齿进给量为常数可达到最好的表面
加工质量。
18
数 控
高速铣削的工艺特点:



(1)很窄的公差带;

(2)浅切削;
(3)高的切削速度(达到机床极限);

(4)用斜坡和螺旋式进刀;

(5)大量采用分层切削;

关于高速切削工艺的分析

关于高速切削工艺的分析

1高速切削的优点
目前 , 合 高 速 切 削 的 工 件 材 料 有 铝 适 合金、 合金、 合金、 锈钢 、 硬钢 、 钛 铜 不 淬 石 墨 和 石 英 玻 璃 等 。 空 制 造 业 、 具 制 造 航 模 业 、 车 制 造 业 等 行 业 均 已积 极 采 用 高 速 汽 切 削加 工 技 术 。 速 切 削 技 术 逐 渐 应 用 于 高 加 工铸 铁 和 硬 铝 合 金 , 其 是加 工 大 型覆 尤
盖件冲压模 、 模、 铸模和注射模 , 锻 压 目的 是 在 减 少加 工时 问和 研 制 时 间 的 同时 提 高 尺 寸 公差 和 表 面 一 致性 。 在 , 统切 削工 现 传 艺 能 够加 工的 工 件 材 料 高 速 切 削 几乎 都 能 2 2 切 削路径 的选择 与优 化 . 加 工 , 传 统 切 削 工 艺 很 难 加 工 的 工 件 材 而 在 高 速 切 削 加 工 中 , 了 刀 具 材 料 和 除 料 在 高 速 切 削条 件 下 将 变 得 易 于 切 削 。 高 刀具 几 何 参 数 的 选 择 外 , 要 对 不 同 的 零 还 速切 削时 对 不 同 工 件材 料 要 选 用 与 其 合 理 件 特 征 采 用 不 同 切 削路 径 才 能 得 到 更 好 的 匹 配的 刀 具 材 料和 适 应 的加 工 方 式 等 切 削 切 削效 果 。 削 路 径 的 优 化 的 目 的是 提 高 切 条件 , 才能 获 得 最 佳 的 切 削效 果 。 目前 国 际 刀具 耐 用 度 , 高 切 削 效 率 , 得 最 小 的加 提 获 上 高 速 切 削 加 工 技 术 主 要 应 用 干 汽 车 工 工 变 形 , 高 机 床 走 刀利 用 率 。 分 发挥 高 提 充 业 、 具 行 业 、 空航 天 行 业 , 其 是 在 加 速 加 工 的 优 势 。 模 航 尤 工 复 杂 曲 面 的 领 域 , 件 本 身 或 刀 具 系 统 2 3高速 切 削的 工序 工 . 刚 性 要 求 较 高 的 加 工 领 域 , 示 了 强 大 的 显 高 速 切 削 的 工 序 一 般 应 遵 循 以 下 原 功能 。 则 : 量减少刀具数 量 ; 把 刀具装夹后 , 尽 一 高 速 切 削 不 仅提 高 了 对机 床 、 具 、 夹 刀 应 完 成 其 所 能 进 行 的 所 有 加 工 部 位 ; 精 粗 具 和 刀柄 的 要 求 , 时 也 要 求 改 进 刀具 路 加 工 的 刀 具 应 分 开 使 用 , 使 是 相 同 尺 寸 同 即 径 策略 , 为若 路 径 不 合 理 , 切 削过 程 中 规 格 的 刀 具 ; 铣 后 钻 ; 进 行 曲 面 精 加 因 在 先 先 就会 引起 切 削 负荷 的 突 变 , 从而 给 零 件 、 机 工 , 后进 行 二 维 轮 廓 精 加 工 ; 可 能 的 情 况 在 床 和 刀具 带来 冲击 , 坏加 工 质量 , 伤 刀 下 , 尽 可 能 利 用 数 控 机 床 的 自动 换 刀 功 破 损 应 具 。 高速 切 削 中 由于 切 削 速 度 和 进 给 速 能 , 提 高 生 产 效 率 等 。 在 以 度 都 很 快 , 种 损 害 比 在 普 通 切 削 中要 严 这 2. . 3 1粗 加 工 重的多。 因此 , 必须 研 究 适 合 高 速 切 削 的路 粗 加 工 的 主 要 目标 是 追 求 单 位 时 间 内 径 , 切 削 过 程 中切 削 负 荷 的 突 变 降 至 最 的 材 料 去 除 率 , 为 半 精 加 工 准 备 工 件 的 将 并 低。 可以 说 , 高速 切 削 机 床 只 有 有 了合 理 的 几 何 轮 廓 。 速 加 工 中 的 粗 加 工 所 应 采 取 高 高 速 刀具 轨 迹 才 能 真 正 获 得 最 大 效 益 。 的 工 艺 方 案 是 高切 削 速 度 、 进 给 率 和 小 高 切 削 用 量 的 组 合 。 铣 刀具 路 径 , 于 深 度 插 对 2高速切削的工艺 . 很 深 的 腔 体 的 粗加 工 可采 用 插 铣 的 方 法 来 2 I切削 参数 的选择 . 进行 , 因为 腔 体 很 深 时 , 要 很 长 的 刀 具 , 需 高 速铣 削加 工用 量 的 确 定 主要 考 虑加 这 时 刀具 的 刚 性 很 差 , 常 规 的 切 削路 线 按 工效 率 、 工 表 面 质 量 、 加 刀具 磨 损 以 及加 工 切 削 刀具 易变 形 , 且 也 易产 生 振 动 , 响 而 影 成 本 。 同 刀具 加 工 不 同工 件 材 料 时 , 工 加 工 质 量 和 效 率 , 用 插 铣 的 轨 迹 正 好 可 不 加 采 用量会有 很大差异 , 目前 尚无 完 整 的 加 工 解 决 这 一 问题 。 数 据 。 常 , 着 切 削速 度 的 提 高 , 工 效 通 随 加 加 工 模 具 型 芯 时 , 尽 量 先 从 工 件 外 应 率提高, 刀具 磨 损加 剧 , 较 高 的每 齿进 给 部 下 刀然 后 水 平 切 入 工件 。 除 刀具 切 入 、 出 切

超高强度钢32Cr3NiMoVA高速铣削加工技术研究

超高强度钢32Cr3NiMoVA高速铣削加工技术研究

超高强度钢32Cr3NiMoV A高速铣削加工技术研究【摘要】本文介绍了超高强度钢的性能,并采用铣削实验对高速铣削加工32Cr3NiMoV A的铣削力进行了研究,为生产实践提供理论依据。

【关键词】超高强度钢高速铣削铣削力前言超高强度钢因其具有良好的机械性能,广泛应用于航空航天、汽车和模具等领域。

但其高的强度,良好的塑韧性、优异的疲劳性能和断裂韧性使得超高强度钢成为一种难加工材料。

切削加工时,切削力大、切削温度高、刀具磨损大[1]。

本文采用金属陶瓷刀具高速铣削[2]加工32Cr3NiMoV A,研究了切削速度和进给量对铣削力[3]的影响。

实验方案工件材料:120×30×50mm的块状32Cr3NiMoV A;刀具:直径为Φ100mm 铣刀刀盘装1个金属陶瓷刀片。

试验采用单因素试验法来实现。

三个因素分别为:切削速度、每齿进给量、铣削深度,切削速度的水平值分别为:450m/min、600m/min、750m/min、900m/min;每齿进给量的水平值分别为:0.05mm/z、0.08mm/z、0.12mm/z、0.15mm/z,铣削深度为0.5mm。

铣削方式:干式铣削,对称铣削。

实验在加工中上完成,采用kistler 9253B23三向压电式测力仪采集铣削力数据。

实验结果铣削力的取值为铣削过程中的最大值,试验结果如表1所示。

实验结果分析为了便于观察切削用量对铣削力的影响趋势,根据实验数据采用origin 6.0分别绘制出了每齿进给量为0.08mm/z时,铣削速度对铣削力的影响趋势图,如图1和铣削速度为600m/min时,每齿进给量对铣削力的影响趋势图,如图2。

从图1中可以看出:在每齿进给量和切深不变的情况下,随着切削速度的增大,铣削力分力Fx、Fy和Fz都呈下降趋势,这是是因为在高速切削加工中:随着切削速度的增大,切削温度也会随之增大,加上超高强度钢导热系数低,切削热不容易散发出去,从而对金属切削区域具有软化作用,工件与刀具之间的摩擦系数降低,变形系数减小,使得铣削力下降,另外,当速度提高时,剪切角有增大的趋势,铣削力也会减小。

有关高速铣削加工工艺技巧的探讨

有关高速铣削加工工艺技巧的探讨

有关高速铣削加工工艺技巧的探讨【摘要】高速铣削应用要求的不仅是机床的速度,而且还在于使用的工艺。

这个工艺与传统切削要求有显著区别,高速铣削涉及到CNC机床、刀柄刀具、冷却系统及CAM数控编程等诸多因素。

这个工艺甚至涉及到更综合更全面地了解机床在不同速度下的行为特征。

下面从刀具技术、机床技术、数控系统性能和加工工艺等几个方面分析高速加工与普通加工的异同。

【关键词】高速铣削;加工;工艺高速铣削不能按照任何特定的速度值来定义,获得很高数值的转速或线速度不是它本身的目标。

与之相反,高速铣削描述了使用速度的方法。

在高速铣削加工里,速度是一种催化剂。

当高速主轴和高进给下的精确定位有机结合时,高速切削开始显现出实用价值。

在模具加工里,高速切削让使用小直径刀具和小切深成为现实,所以槽和复杂细节的加工可通过铣削来代替EDM。

此外,高速切削加工获得的光洁表面使得取消手工抛光成为可能。

1.刀具技术高速加工用的刀具必须与工件材料的化学亲和力小,具有优良的力学性能,化学稳定性和热稳定性,良好的抗冲击和热疲劳特性。

普通加工的刀具夹紧技术也不再符合高速加工,FIDIA 机床采用HSK刀柄。

刀柄锥部和端面同时与主轴内锥孔和端面接触双定位,且此类刀柄采用的是内涨式夹紧技术,保障了主轴高速运转的安全性。

高速切削主轴面向高速,同时高扭矩主轴的发展对刀柄提出高的要求,而普遍采用的普通ISO或BT刀柄已经无法满足使用要求。

在这方面,必须考虑以下因素:最小的动不平衡量、最小的径向偏差、高钢性、高精度、传递高扭矩、换刀时的高重复精度、高转速下的安全性。

原则上,这些要求必须通过主轴和刀柄之间的连接方式来满足。

不过这两个接口都已经有了新的连接方式,最大限度地满足了规定的要求。

2.各种材料的高速切削技术高速切削不同材料时,其所用的切削工具、工艺方法以及切削参数均有很大不同,而且和在普通切削速度加工时的情况也有很大不同,掌握正确的高速切削工艺方法,是高速切削应用技术中的一个重要环节。

两种常用铣削加工工艺的比较

两种常用铣削加工工艺的比较

两种常用铣削加工工艺的比较摘要:本文主要是对传统槽铣和高进给侧铣这两种铣削方式在槽加工中的优缺点进行了比较,并给出了在一定加工条件下的解决方案。

关键词:传统槽铣;高进给侧铣;槽铣削铣削是金属加工中常见的加工方式,其中以槽铣削最为普遍。

评判一个加工工艺的优劣,主要是在满足加工质量的前提下,有快速高效的金属去除率,即在安全稳定的工作环境中快速有效的去除大量材料。

在本文中,对传统槽铣和高进给侧铣这两种铣削工艺进行了比较。

一、工作原理1.传统槽铣在传统槽铣中,铣刀以整个直径对材料进行铣削(图1),这意味着吃刀使用整个铣刀,吃刀弧长达到最大值(图2)。

可以使用传统的三轴数控铣,而且只需要基本的数控编程就能实行。

图1 铣削加工示意图图2 铣削吃刀弧长示意图2.高进给侧铣采用高进给侧铣策略进行铣削时,最重要的是使最大切屑厚度保持不变,高进给侧铣的径向切深较小(图3),使用螺旋进给,可控制接触弧长。

图3 高进给侧铣径向切深示意图制约刀具进给速度的关键是在切削过程中总会产生一个垂直于刀具轴线的径向力,进给速度越快,产生的径向力越大,直至刀具破损或折断(图4)。

要实现高进给加工,目前的主要方法是改变传统铣削加工中刀具主偏角为0º的设计,通过改变切削加工中的主偏角,使加工中产生的主切削力经过刀具和刀柄系统的传递直接作用于主轴,从而在高进给切削时保证刀具的稳定性(图5)。

一般情况下主偏角设计为10º左右。

基于此种技术为依托,在加工不同材质和硬度的钢件时,每齿进给量可达FZ =0.5-3mm/齿,金属去除率Qmax≥1000cm3/min。

图4 高进给侧铣径向力示意图图5主偏角改善刀具稳定性示意图二、优缺点在进行窄槽铣削时,每种方法都安全可靠,但各有千秋。

1.传统槽铣传统槽铣在粗加工中,效率非常高,并且在稳定的环境下,具有较高的材料去除率,但因为铣刀以整个直径对材料进行铣削,使刀具和工件产生较高温度。

高进给铣削加工工艺研究

高进给铣削加工工艺研究

高进给铣削加工工艺研究-董景齐金属切削加工工艺中,铣削加工方式相对其它的加工方式,所参与加工的切削刀片刃数是最多的,因此它的加工效率和金属去除率也相对较高,从而在选择零部件的粗加工(以去除工件多余金属为目的的加工方式)方案时,为获得具有较高的加工效率时,往往会考虑如何使用铣削的加工方式进行,使得铣削工艺成为了目前提高加工效率的首选加工方式。

对于如何提高铣削刀具的加工效率,如何获得更高的加工效率,从刀具的角度出发,长时间内铣削刀具一直以增加铣刀的有效切削刃数和提高刀片的切削深度为发展目标,因此目前的很多铣削刀具规格中都会有密齿铣刀和大切深铣刀(螺旋玉米铣刀)。

对于增加切削刀片的个数和提高切削深度的加工方式,根据金属切削力和切削功率进行分析:研究金属切削的切削三要素:切削速度、切削深度、进给量,根据金属切削的挤压变形和剪切力的变化和实验,我们得到如下公式:切削力:F=N×C×Ap×Fz0.75×Vc-0.15×K------------------(1)F------切削力(kg f)N------参与切削刀片个数C------工件材料系数(工件材料对切削力影响的参数)Ap-----切削深度(切削刃垂直切入工件的神对)(mm)Fz-----每齿进给量(切削刀具每个切削刃在刀具旋转一周时在 进给方向移动的直线距离)(mm)Vc-----切削速度(刀具与工件接触点处的相对移动速度,它根 据不同的工件材料和刀具材料而选定)(m/min) K------切削刀具参数(包括刀具的前角、后角、刃口钝化等刀具 因素对切削力影响的参数)(kw)(2)切削功率: P= ×P------切削功率(kw)F------切削力(kg f)Vc-----切削速度(m/min)根据公式(1),对切削力影响最大的加工参数是切削深度Ap,对于刀具本身对切削力影响最大的是切削刃的数量N,如果切削深度提高1倍,切削力将增大一倍,而增加一个切削刃,对于切削力来说也将增加了一个数量级,因此根据公式(2),金属切削时产生的切削功率也会相应的提高了许多,由此对机床的主电机的功率要求也提高了很多,同时因切削力的增加,使得机床的主要受力机构件的受力也产生了很大的影响,而传统的机床刀具与机床连接机构的联结刚性相对较弱(例如7:24的主轴刀柄机构),在较大的切削弯矩的作用下对机床主轴连接刀柄将产生加大的影响(切削扭矩、弯矩如图1所示)。

高速铣削加工应用及技术研究

高速铣削加工应用及技术研究

高速铣削加工应用及技术研究摘要:高速铣削工艺采用超硬材料刀具进行高速加工,充分利用技术应用的优势。

刀具和铣削参数的选择是测试高速铣削的两个主要区域,并向有关各方提供技术参考。

关键词:高速加工;铣削高速铣削是一种重要的材料加工技术,在生产过程中,使用超硬材料加工工具能更快地切削材料,获得优质加工产品适当尺寸和形状。

高速铣削比常规铣削更准确、更高效。

切削技术在高速铣削中是一种重要的形式,通常用于加工汽车、航天等领域的零件。

此技术的应用能够有效地与复杂曲面操作一起运行。

简而言之,高速铣削是一种高质量的加工技术,需要密集的研究工作才能对技术要素形成准确的理解。

一、高速铣削加工的原理第一个提出高速铣削理论的人是德国物理学家萨洛蒙,人们把铣削速度与温度的曲线命名为“萨洛蒙曲线”。

该曲线表明铣削温度与速度呈正相关。

但是,在峰值过后,铣削速度与温度成负相关。

峰值与材料有关,而对于所有材料,峰值均是存在的,峰值所在的区域就是刀具无法承受的温度范围,经过试验验证,高速钢、硬质合金、涂层和陶瓷刀具均在这种温度下不能正确切削,当时的理论体系因技术条件差而不完善。

但是,这种想法正朝着正确的方向发展,在这个范围之外,铣削效率可以进一步提高。

理论上说,科学家们在60年代开始进行高速加工试验,试验是用加农炮将待加工零件射向刀具的。

其结果是在超过高温区后,切屑的形成和低速区完全不同,当铣削速度从低速转向高速时,切屑从皮带状变为碎屑,铣削力逐渐增大和减小,表明高速铣削加工不同于低速铣削方法。

1977年进行了第一次高速铣削,检验出高速铣削中的铣削速度比传统铣削高出2~3倍,铣削强度提高了70%。

然后启动了高速铣削的系统研究,科学界开始了为轻质合金加工材料进行高速加工的先进加工研究项目,对高速铣削技术进行相关理论研究。

该研究表明,高温区域之外的铣削强度是由于铣削速度的负面影响。

用于制造的材料的导热系数决定了刀具的寿命。

铝合金处理速度1560-4500m/min,随后,40多家企业和机械工程研究所在几所大学进行了联合研究,验证了高速铣削所需的机床、工具和控制设备,并分析了相关技术,各种常用材料验证(钢、铸铁、专用、铝、铝镁铸造、铜合金等)的加工和应用数据,在高速铣削技术中的应用及在生产环境中的应用具有明显的经济效果。

模具高速铣削加工技术

模具高速铣削加工技术

模具高速铣削加工技术引言模具在现代制造业中起着重要的作用,它是生产各种零部件和产品的基础工具。

然而,传统的模具加工技术存在一些局限性,例如低效率、加工精度受限等问题。

为了克服这些问题,模具高速铣削加工技术应运而生。

本文将介绍模具高速铣削加工技术的基本原理、优势和应用,并提供一些实用的工艺技巧。

基本原理模具高速铣削加工技术是采用高转速切削工具和高速进给速度来加工模具的一种先进技术。

与传统的慢速加工相比,高速铣削具有更高的加工效率和更好的加工质量。

高速铣削的基本原理如下:1.高速切削工具:采用高硬度和高韧性的切削工具,如硬质合金铣刀或陶瓷铣刀。

这些切削工具能够承受高速切削的热和压力,同时具有较长的使用寿命。

2.高转速:利用高速切削工具的转速,通常在数千转/分以上,可以实现更快的切削速度和更高的切削力。

3.高速进给:采用高速进给速度,通常在数米/分钟以上,可以实现更快的进给速度和更高的切削深度。

优势模具高速铣削加工技术相比传统的慢速加工技术具有以下几个明显的优势:1.高效率:高速铣削能够以更快的速度完成加工任务,显著提高了生产效率。

在相同时间内,可以加工更多的模具零部件,提高了生产能力。

2.高精度:高速铣削由于切削速度和切削力较高,因此可以获得更高的加工精度和表面质量。

这对于一些对模具形状和尺寸要求较高的产品尤为重要。

3.粗加工和精加工一体化:高速铣削可以实现粗加工和精加工一体化,减少加工工序和装夹次数,提高了加工效率和加工精度。

4.节约成本:高速铣削由于加工效率高,可以减少加工时间和人力成本。

同时,由于切削工具的寿命较长,可以降低刀具消耗和更换成本。

应用模具高速铣削加工技术在各个领域都有广泛的应用,特别是在汽车制造、航空航天、电子通讯等高精度和复杂模具加工领域。

以下是一些常见的模具高速铣削应用:1.汽车模具:汽车模具具有较高的精度和复杂的形状要求,高速铣削可以高效地完成各种汽车模具的加工,如车身模具、发动机模具等。

减薄切屑的高进给粗铣加工技术

减薄切屑的高进给粗铣加工技术

减薄切屑的高进给粗铣加工技术粗铣加工的目标是以最短的时间从工件上切除尽可能多的金属材料。

虽然材料去除率的大小主要取决于加工机床的有效功率(马力),但是,通过采用径向减薄切屑厚度的方法,即使在一台小功率的机床上,仍然可以实现生产率的最大化和保持加工要求的切削条件。

径向切屑减薄(radial chip thinning)是铣削所采用的径向切削宽度(WOC)ae小于铣刀直径的25%时所产生的一种效应。

随着径向切削宽度的减小,基于设计每齿进给量fz 的切屑厚度也将随之变薄,从而导致实际每齿进给量fz减小,而fz的减小会使刀具与工件表面发生刮擦而无法切入工件,因此当径向切深减小时需要增大每齿进给量fz。

采用减薄径向切屑厚度的高进给铣削方式(见图1)可以缩短加工时间,延长刀具寿命。

图1 减薄切屑的高进给粗铣加工刀具主偏角的变化刀具的主偏角是实现切屑减薄最重要的因素。

当采用较平的刀具主偏角χ时,刀具以90°主偏角开始切入,随着切削的进行,主偏角逐渐减小,切屑厚度h也随之减小。

在加工某一类特定的工件材料时,为了获得最佳的切屑厚度,需要采用不同的切削参数。

编制CNC加工程序时需要输入的每齿进给量可用以下公式计算:fz=h/sink。

针对某一类工件材料给出的h值有一个数值范围,其中较小的数值为切削始点的切屑厚度值。

在机床功率达50hp的加工中心上铣削加工铝或非铁族合金时,推荐的切屑厚度范围为h=0.002″-0.003″(0.051-0.076mm);加工不锈钢、铝合金和耐热超级合金时,推荐的切屑厚度范围为h=0.003″-0.006″(0.076-0.152mm);加工钢、铸铁和球墨铸铁时,推荐的切屑厚度范围为h=0.006″-0.010″(0.152-0.254mm)。

如果采用大于推荐值的切屑厚度,则要冒刀片过载和切削刃崩损的风险。

无论刀具主偏角为90°、60°、45°、30°或更小,切屑厚度将始终保持不变,只有圆形铣刀或纽扣铣刀所使用的圆刀片例外(见图2)。

高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化解析

高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化解析

高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化解析摘要:复杂曲面目前已经被广泛应用在机械产品中,特别是在飞机零件应用十分广泛,而且取得了不错的应用效果。

在对复杂曲面进行加工时,要做好相应的研究工作。

下面,主要针对高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化内容进行全面分析,希望文中内容对相关工作,以及行业发展都可以有所帮助。

关键词:复杂曲面;加工工艺;数控铣削;工艺参数对于数控铣削加工参数来说,多数数控技术人员在实际工作开展期间,主要结合自身工作经验对参数进行确定,这也就导致在进行铣削参数设定时十分保守,而且效率偏低。

若切削参数搭配存在问题或切削参数不合理,将会导致切削期间发生颤振,质量超差、尺寸不合理等多项问题。

由此可见,要优化数控铣削参数,不仅降低了生产成本,而且又提高了加工效率。

1选择切削参数对数控铣削造成的影响数控切削参数会对数控加工造成直接影响,主要取决于数控加工环境中的各项信息资源,例如,数控机床设备、设计信息、数控切削刀具等。

高效、准确选择高效数控切削数据是生产作业开展的关键。

第一,针对数控编程来说,规范、高效切削参数选择机制可以简化数控编程,减少更改次数,降低编制要求,同时,对于技术人员的经验要求也不高[1]。

第二,针对虚拟加工过程来说,可以真实、高效模拟生产效果。

第三,科学的数控切削参数能够实现对采用的刀具、机床进行保护,而且能够提高加工效率,改善切削效果[2]。

数控加工效率偏低对制造业发展造成了较为严重制约,特别是会造成较为严重的资源浪费问题,而且会造成一定的经济损失。

2优化数控铣削工艺参数的意义随着人们对数控加工技术研究的不断深入,该项技术更加先进,而且被合理应用到了复杂曲面加工中,特别是在飞机零部件中应用取得了不错效果。

从目前数据加工的具体应用情况来看,其应用水平相对较低,优势和效应未得到合理发挥,导致该现象的主要原因就是数控铣削参数选择不合理[3]。

多数数控技术人员对于数控铣削参数的确定都过分依赖老师傅的经验,这种方式不仅会降低数控机床在应用期间的加工效率,而且在切削时容易发生颤振,会降低最终加工零件的质量,若情况严重,甚至会导致采用的刀具和主轴被破坏。

精密铣削技术在制造工艺中的应用与创新

精密铣削技术在制造工艺中的应用与创新

精密铣削技术在制造工艺中的应用与创新近年来,随着科技的不断发展和制造业的进步,精密铣削技术逐渐在制造工艺中发挥重要作用,并带来了许多应用与创新。

本文将从精密铣削技术的基本概念、在制造工艺中的应用以及相关的创新方向三个方面进行论述。

一、精密铣削技术的基本概念精密铣削技术是一种利用铣床进行加工的高精度加工方法。

它可以通过将切削刀具与工件表面进行相对运动,达到去除材料并形成所需形状的目的。

精密铣削技术不仅可以实现高精度的形状加工,而且还能够进行高效率的加工,从而大大提高了生产效率和产品质量。

二、精密铣削技术在制造工艺中的应用1. 零件制造精密铣削技术在制造工艺中广泛应用于零件的制造。

无论是在航空航天、汽车制造还是家电等行业,精密铣削技术都可以实现对各种复杂零件的高精度加工。

例如,在航空航天领域中,航空发动机零件的制造通常需要采用精密铣削技术,以保证发动机的性能和可靠性。

2. 模具制造在模具制造领域,精密铣削技术被广泛应用于模具的制造。

精密铣削技术可以实现对模具表面的高精度加工,从而提高模具的质量和寿命。

同时,精密铣削技术还可以实现模具的快速加工,大大提高了生产效率。

3. 表面处理精密铣削技术还可以应用于表面处理领域。

通过精密铣削技术,可以对工件表面进行微细切削,改善表面的质量和光洁度。

这在一些要求高外观质量的产品制造中尤为重要,如手机壳、汽车外壳等。

三、精密铣削技术的创新方向1. 高速铣削技术高速铣削技术是精密铣削技术的一个创新方向。

随着刀具材料和加工工艺的不断改进,高速铣削技术可以实现更高的切削速度和更高的加工精度。

这将极大地提高生产效率,同时又不会影响产品质量。

2. 微纳米铣削技术微纳米铣削技术是精密铣削技术在微纳米领域的创新应用。

随着微纳米技术的快速发展,利用微纳米铣削技术可以实现对微型零件和纳米结构的高精度加工。

这对于微纳米器件的制造和研究具有重要意义。

3. 精密曲面铣削技术精密曲面铣削技术是指利用铣削技术实现复杂曲面的加工。

高进给铣削:效率提高3倍

高进给铣削:效率提高3倍

高进给铣削:效率提高3倍
佚名
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2009(47)4
【摘要】日益增长的效率竞争要求提供更加高效的加工方法,在整个庞大的机床
配置中,刀具的成本小到几乎可以忽略不计,但真正工作的完成却必须经过切削才能实现。

虽说区区一块刀片只是整个机床价格的极小一部分,然而正是因为有了它,才能使机床有效运作。

【总页数】1页(P3-3)
【关键词】铣削;进给;机床配置;加工方法;过切削;刀具;刀片
【正文语种】中文
【中图分类】TG54;TG661
【相关文献】
1.高进给铣削加工工艺研究 [J], 王贺安;
2.更高效率的高进给铣削 [J], 山高刀具
3.应用适应进给控制实现高效率铣削 [J], 李如松
4.春保森拉天时集团MaxiMill HFC 19高进给铣削系统 [J], 无
5.干式与湿式高进给铣削316L不锈钢 [J], 刘少平;涂勇强
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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高进给铣削加工工艺研究-董景齐金属切削加工工艺中,铣削加工方式相对其它的加工方式,所参与加工的切削刀片刃数是最多的,因此它的加工效率和金属去除率也相对较高,从而在选择零部件的粗加工(以去除工件多余金属为目的的加工方式)方案时,为获得具有较高的加工效率时,往往会考虑如何使用铣削的加工方式进行,使得铣削工艺成为了目前提高加工效率的首选加工方式。

对于如何提高铣削刀具的加工效率,如何获得更高的加工效率,从刀具的角度出发,长时间内铣削刀具一直以增加铣刀的有效切削刃数和提高刀片的切削深度为发展目标,因此目前的很多铣削刀具规格中都会有密齿铣刀和大切深铣刀(螺旋玉米铣刀)。

对于增加切削刀片的个数和提高切削深度的加工方式,根据金属切削力和切削功率进行分析:研究金属切削的切削三要素:切削速度、切削深度、进给量,根据金属切削的挤压变形和剪切力的变化和实验,我们得到如下公式:切削力:F=N×C×Ap×Fz0.75×Vc-0.15×K------------------(1)F------切削力(kg f)N------参与切削刀片个数C------工件材料系数(工件材料对切削力影响的参数)Ap-----切削深度(切削刃垂直切入工件的神对)(mm)Fz-----每齿进给量(切削刀具每个切削刃在刀具旋转一周时在 进给方向移动的直线距离)(mm)Vc-----切削速度(刀具与工件接触点处的相对移动速度,它根 据不同的工件材料和刀具材料而选定)(m/min) K------切削刀具参数(包括刀具的前角、后角、刃口钝化等刀具 因素对切削力影响的参数)(kw)(2)切削功率: P= ×P------切削功率(kw)F------切削力(kg f)Vc-----切削速度(m/min)根据公式(1),对切削力影响最大的加工参数是切削深度Ap,对于刀具本身对切削力影响最大的是切削刃的数量N,如果切削深度提高1倍,切削力将增大一倍,而增加一个切削刃,对于切削力来说也将增加了一个数量级,因此根据公式(2),金属切削时产生的切削功率也会相应的提高了许多,由此对机床的主电机的功率要求也提高了很多,同时因切削力的增加,使得机床的主要受力机构件的受力也产生了很大的影响,而传统的机床刀具与机床连接机构的联结刚性相对较弱(例如7:24的主轴刀柄机构),在较大的切削弯矩的作用下对机床主轴连接刀柄将产生加大的影响(切削扭矩、弯矩如图1所示)。

(图1)对铣削刀具(面铣刀-图2和玉米铣刀-图3)的切削扭矩和产生的弯矩,针对钛合金材料的加工进行了如下实例分析:图2图3在上述两个实例中可以看出,虽然切削扭矩没有达到机床的主轴额定的电机扭矩,但切削所产生的弯矩已超过了机床刀柄所能承受的最大弯矩了,在这种情况下,由于切削力和切削弯矩的作用,使得机床的刀具系统产生了钟摆运动,即切削震动,从而使刀具的寿命和加工精度都会受到很大的影响。

根据在Aachen大学进行的试验测试报告(见图4),刀柄的(图形中的下部曲线)加载曲线,图中的线斜率代表着刀具拉紧后对刀具夹持能力的影响程度,两段的斜率分别代表受力和变形后的刚性。

在1200Nm的弯矩作用下刀柄与机床主轴端面已完全脱开。

检测设备见图(5)图(4)图(5)根据上述分析在铣削加工工艺的提高加工效率的研究中,无论是增加刀片的个数还是增加铣刀的切削深度,都会给机床带来机构强度不足和机床功率不足及切削震动等问题,因此在不购买新的设备的前提下,要提高铣削工艺的加工效率就需要寻找另外的途径了。

在探讨如何提高加工效率的时候,首先研究的对象是金属切削的切削三要素,即切削速度、切削深度、进给量,对于这三个加工要素来说,切削速度对刀具的加工寿命影响最大,当切削速度提高20%则刀具寿命将下降50%,同时因工件材料的强度、硬度等性能参数的限制,切削速度可提高的幅度一般不大,且提高切削速度也会增加切削功率见公式(2),而加大切深得切削方案前面也进行了分析,因此为提高加工效率,我们把主要的研究对象放到进给量上。

但如何提高进给量,而不增加切削力和切削功率?针对这个问题对进给量进行分析,进给量是切削刃在每个旋转单位下切削刃相对工件所移动的距离,进给量的大小直接影响刀具切削截面的大小,与进给量有关的刀具参数见图(6)。

图(6)金属切削材料切削截面上所能单位面积的受力大小决定了刀片的寿命长短,每一片刀片被制造出来后,其单位面积下所能承受受力大小也就确定了,将刀片所能承受的单位面积下的力转换成进给量就是刀片的允许平均铁屑厚度hm,平均铁屑厚代表着每个刀片能够承受的进给量大小。

一般情况下当铣刀的切削宽度与刀盘直径相等的情况下,平均铁屑厚度就等于进给量,当切削刀具的主偏角减小时,铁屑的厚度h就会相应减小见图7,此时铁屑厚度h值小于刀片允许的平均铁屑厚度hm,这样为了使刀片更有效地被利用,则可以选铁屑厚度h和刀片允许的hm相等,这样就可以使用更大的进给量f值了,这就是大进给铣刀的基本原理。

图(7)大进给铣削原理是基于用小的主偏角和小的切削深度实现平均铁屑厚度的减小,从而提高进给量,故此所有的大进给加工都需要小的主偏角。

切屑的厚度随着主偏角的减小而减小,为了避免铁屑过薄而影响加工表面质量,当进给量小于刀片刃口的倒钝圆弧半径,工件的加工表面形成时就不会进行切削而是碾压,从而使已加工表面被碾压造成表面质量下降或工件材料表面形成过大的冷做硬化层而影响工件的使用效果,见图(8)分析,已加工表面是经过多次复杂的变形而形成的。

切削刃刃尖角为Rn时,切削层在刃口钝圆部分O点处存在复杂的应力状态,切削层的金属经剪切滑移沿刀具的前刀面流出形成铁屑,O点下薄薄的一层金属гhd不能沿OM进行剪切,而是被推挤压入工件的已加工表面,这部分金属首先受到压应力,当切削后刀面BE滑过挤压面后,工件已加工表面的压力消失,工件产生弹性回弹,回弹值гh小于压缩值гhd,这是已加工表面由于受到刀片后刀面的摩擦、拉伸的作用而产生内应力,内应力的大小和切削深度Ap的大小有关,如Ap→гhd值时,工件已加工表面的内应力最大,因此表面会形成一个冷作硬化层(加工硬化层),其硬度比工件高1-2倍,硬化层表面常常会出现细微裂纹,且表面粗糙度值较大且工件材料的疲劳强度也相应较低,从而影响工件的尺寸和形状的稳定性。

图(8)故此需要提高进给量从而避免过于薄的切削的产生。

在使用大进给铣刀的时候要确保足够大的进给,以便得到合适的切屑厚度和加工性能。

高进给铣削时,需要提高进给量的部分都在刀具的前刀刃,而当刀具的主偏角等于90°和主偏角等于15°时,铁屑厚度等于的情况下,刀具的进给量可以放大3.86倍,一般情况下,刀片的最大进给量约等于刀尖圆弧半径的0.5倍,当主偏角等于90°时,此时进给量和铁屑厚度与进给量相等,当主偏角等于45°时,进给量约等于1.415倍的铁屑厚度,即≈0.849mm,当主偏角等于15°时,此时进给量等于3.86倍的铁屑厚度,即≈2.318mm,见图(9)所示,这就是大进给加工理论依据。

图(9)大进给铣削的特点是:较小的切削深度,较大的进给量。

从加工受力方向上进行分析,它与传统的铣削加工方式比较,综合切削力的方向(主切削力、进给力、切向力的合成力方向)更接近刀体回转中心线,即切削加工刃所产生的径向抗力的大部分分力是轴向力,而传统的加工方式,切削综合力的方向与回转中心线之间所形成的角度较大(在45°~90°之间),见图(10)所示,这样大进给铣削方式相对传统的铣削方式,加工的稳定性和抗震动能力都得到有效的提高。

在铣削加工过程中为满足工件形状或工件夹具的要求,往往需要刀具有一定的悬伸,而传统的铣削方式因径向力较大会影响加工刀具图(10)的悬伸长度,一般钢制品的刀杆在大于悬伸与直径之比等于4的时候,就很难抑制切削力而产生的扭曲和挠度而出现加工震动问题。

大进给铣削加工方式与传统方肩铣刀(主偏角为90°)相比,以悬伸长径比L/d=4为校核依据分析如下:见图(11)。

此时悬伸轴的扭曲角度为φ,挠度为y,由此得到公式(3)和(4):扭转角:φ=T/GIp ∫dx----------------------------------------(3) 极限挠度:y =fL /3EIp ---------------------------------------------(4)图(11)式中:T 为刀杆所承受的扭矩T= F f 为刀杆所承受的径向力GIp 为截面扭曲刚度EIp 为抗弯刚度L1max 为长径比为4时的刀杆长度L2为大进给铣刀能达到的最大悬伸长度由公式(3)得到:φ= =T L /GIp 其中T 2=sin15°FD/2则:L2= ° = ° ≈15.5D由公式(4)得到:y == 其中f 2=sin15°f 1 则:L= =° =64D /sin15°≈247.3D即:L 2≈6.5D综合上述计算分析和对铣削刀具切削前角的平衡设计后, 见图(12)目前大进给铣刀的最大的长径比达到10D。

图(11)大进给铣刀实际加工应用过程中,加工效率和金属去除率得到了有效地提高,下表为直径为66mm的铣刀加工案例,表中Vf为进给速度,Vc为切削速度,Q为金属去除率。

在这个例子中虽然传统铣刀的切削深度比大进给铣刀高3倍,但大进给铣刀的金属去除率却是传统铣刀的3倍,在大多数的情况下,我们使用相对较低的切削速度,这样刀具切削所产生的切削热相对较低,对刀具的寿命提高有较大的帮助,这样就会降低刀具的成本并高效地达成加工的目的。

参考文献:(1)Kennametal TOOLING SYSTEMS 2013(2)Kennametal INNOVATIONS CATALOGUE 2014(3)《金属切削原理》(4)《材料力学》(5)Kennametal FY13 新产品推广资料。

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