高速加工技术是指采用特殊材料的刀具,通过极大地提高切削速度和进给速度,来提高被加工件的切除率,同时,加工精度和质量也显著提高的新型加工技术。
以切削速度和进给速度界定:高速加工的切削速度和进给速度应为普通切削加工速度的5~10倍。
以主轴转速界定:高速加工的主轴转速应≥10000r/min。
高速加工的技术特点:
1、 加工效率高:
高速加工的进给率较普通切削加工提高5~10倍,材料切除率提高3~6倍。
2、 切削力小:
高速加工的切削力较常规切削加工至少降低30%,径向力降低的更为明显。这样,加工过程中,对加工件的冲击力更小,不易引起工件受力变形。因此,特别适用于薄壁零件和细长工件的加工。
3、 切削热小:
在高速加工中,95%以上的切削热被切屑带走,因此,工件积热少,温升低,特别适用于熔点低,易氧化,易热变形的加工件。
4、 加工精度高:
高速加工中,刀具的偏振频率远离工艺系统的固有频率,不易产生振动;又切削力小,热变形小,残余应力小,易于保证加工精度和表面质量。
5、 工序集约化:
高速加工可获得更高的加工精度和更低的表面粗糙度,并在一定条件下,可对常规难加工的硬表面进行加工,从而使工序集约化,这点对于模具的加工具有特殊意义。
目前,要想实现高速加工技术的使用,必须从以下几个方面着手:
1、 加工机床的结构必须保证:
运动部件轻:采用刀具运动方式由主轴实现三个线性轴的运动。
刚性好:允许更高的加工速度。
固有频率高:不断提高机床的动态性能。
减震性好:减少加工过程中震动对加工精度和表面质量的影响。使用新材料,提高机床的抗震性。
2、 机床的主轴必须适应高速加工:
目前,机床的主轴磨损较快,影响高速加工技术的应用。可考虑机床主轴的陶瓷化。陶瓷的比重较低,与传统钢制的轴承主轴相比,为其重量的2/5左右。可缩短主轴到达稳定转数的时间。同时,热膨胀系数低,使主轴的热变位控制在10um以下(温升5℃以下),即为通常的1/2,更加有利于提高加工质量。
3、 机床的进给系统必须不断完善:
机床的进给伺服系统代表了机床的动态性能。电机丝杠或直线电机构成的伺服进给系统更适合于高速加工,同时,以滚动导轨取代滑动导轨,其效果将更加明显。
4、 数控系统的广泛应用:
数控系统的广泛应用将为高速加工技术的**应用提供一个更加广阔的空间。尽管数控系统并不是实现高速加工的必要先决条件,但却是一个非常有利的促进条件。
5、 其他制约高速加工技术的条件:
刀具使用寿命及使用条件:目前的高速加工急需具有更佳耐磨性、耐热性及动平衡的切削刀具,同时,如何降低满足加工条件的刀具价格,也是一个长期内需要解决的问题。
冷却润滑:高速加工中的冷却润滑如何防止雾化、汽化。