高效切削之我見(jiàn)

1、=高效切削之我見(jiàn)高效切削之我見(jiàn)【打印此頁(yè)】【返回】發(fā)布日期：[200518]共閱[42]次提高切削效率、降低成本提高切削效率、降低成本是金屬切削技術(shù)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。一般地說(shuō)，提高切削效率、降低成本的主要途徑有以下幾個(gè)方面：提高切削速度、提高進(jìn)給速度和提高切削深度。一、高速切削從機(jī)械加工的發(fā)展歷史來(lái)看，人們以往采用的通常是通過(guò)發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)新的切削刀具材料來(lái)大幅度提升切削速度，從而提高切削效率，降低生產(chǎn)成本。切削速度的提高為機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了巨

2、大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，還反映著機(jī)械制造整體技術(shù)水平的進(jìn)步。二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，歐美刀具業(yè)經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)研究，對(duì)切削機(jī)理的認(rèn)識(shí)有了新的突破，即當(dāng)切削速度的提高超過(guò)某個(gè)臨界值(不同材料有不同的臨界值)后，刀具的磨損并非按照泰勒曲線的規(guī)律急劇增加，反而在以后的一個(gè)區(qū)間內(nèi)隨切削速度的增加而有所減少，在經(jīng)歷一個(gè)谷底后再重新上升。雖然這一現(xiàn)象的理論解釋尚未得到統(tǒng)一，但這并不妨礙我們?cè)谀莻€(gè)谷底附近對(duì)高速加工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。按目前看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的航空，汽

3、車、動(dòng)力機(jī)械、模具、軸承、機(jī)床等行業(yè)首先受惠于該項(xiàng)新技術(shù)，使上述行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，成本大幅度降低，獲得了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。理論分析和實(shí)踐證明，高速切削是一個(gè)系統(tǒng)工程。從技術(shù)的層面上，它涉及高速主軸單元、快速進(jìn)給和高加高速主軸單元、快速進(jìn)給和高加(減)速度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、速度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高性能的快速高性能的快速CNC控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、高剛性的機(jī)床結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的處理和傳送、動(dòng)平衡控制、超硬刀具材料和鍍層工藝技術(shù)等；從管理的層面上從管理的層面上

4、，它涉及高速加工理念、新的管理方法等。作為系統(tǒng)的一部分，各個(gè)環(huán)節(jié)只有互相協(xié)調(diào)，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效益。例如，加工模具中的曲面，如果其它環(huán)節(jié)都符合了高速加工的要求，但其CAM的數(shù)據(jù)處理只使用直線插補(bǔ)而不是圓弧插補(bǔ)或樣條曲線插補(bǔ)來(lái)模擬工件表面的曲線，機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)總是處在不停的加減速過(guò)程中，就無(wú)法達(dá)到預(yù)定的進(jìn)給速度，從而限制了切削效率的提高和生產(chǎn)成本的降低。同樣，如果您在高速銑削中選用了普通結(jié)構(gòu)的三刃立銑刀，由于其通常采用一齒過(guò)中心的結(jié)構(gòu)，動(dòng)

5、平衡性能先天不足，同樣也會(huì)不能達(dá)到您的預(yù)定轉(zhuǎn)速，使您的加工效率無(wú)法達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。瓦爾特是世界領(lǐng)先的金屬加工刀具企業(yè)，在與世界各地的制造業(yè)尤其是德國(guó)汽車業(yè)的合作中積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。瓦爾特(無(wú)錫)在中國(guó)早已開(kāi)始了高速加工的實(shí)踐，也看到中國(guó)的高速切削正在快速的增長(zhǎng)中，我們非常愿意與中國(guó)制造業(yè)共同分享高速切削的技術(shù)成果。作為您的系統(tǒng)刀具伙伴，我們認(rèn)為中國(guó)的高速切削方興未艾，發(fā)展前景十分廣闊。這里，我想就刀具在高速切削中的應(yīng)用提出我的一管之見(jiàn)

6、。我們?cè)诟咚偾邢髦惺紫葢?yīng)充分重視刀具安全性問(wèn)題。銑削是目前高速切削應(yīng)用的主要工藝，銑刀是主要的高速切削刀具，包括面銑刀、立銑刀和模具銑刀。這類刀具在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)各部分都要承受很大的離心力，其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切削力的作用，成為刀具的主要載荷，離心力過(guò)大足以導(dǎo)致刀體破碎。Ra0.4m的圓柱表面，當(dāng)?shù)都鈭A角為0.8mm，其進(jìn)給量fz應(yīng)不超過(guò)0.10mmr。而現(xiàn)在刀具業(yè)已開(kāi)始向用戶推薦高進(jìn)給的Wiper刀片。作為Wiper車刀片，一般是按照事先安排的

7、主偏角副切削刃上制造出一個(gè)直線形的修光刃(也有用大直徑的圓弧作修光刃的)。在理論上，如果不考慮系統(tǒng)剛性和修光刃本身的微觀缺陷，只要進(jìn)給量不超過(guò)其修光刃的寬度，工件的表面粗糙度僅受工件材料晶粒大小的影響，可以是微乎其微。在實(shí)踐中，瓦爾特的Wiper車刀片在上海某汽車零部件制造企業(yè)使用0.3mmr的進(jìn)給量，表面粗糙度達(dá)到了Ra0.4m的要求，較其原有的加工效率提高3倍多。瓦爾特同時(shí)也致力于大進(jìn)給銑刀的開(kāi)發(fā)。作為發(fā)展方向小余量加工，如何提高加

8、工效率已經(jīng)成為我們的課題。今年，瓦爾特的大進(jìn)給銑刀F2330已經(jīng)問(wèn)世。這種銑刀具有一個(gè)變化的主偏角(最小處為0＆#176，外徑處的主偏角約15＆#176)，切深一般不超過(guò)2mm，而最大進(jìn)給量可以達(dá)到每齒3.5mm。以工作直徑52mm的瓦爾特F2330銑刀為例，具有3個(gè)刀齒的刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給量最大可以超過(guò)10mm。實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給切削時(shí)，減少由于高進(jìn)給帶來(lái)的進(jìn)給力增加、振動(dòng)傾向加重等帶來(lái)的問(wèn)題，我們?cè)诘毒呦到y(tǒng)方面應(yīng)該采取以下措施：減少?gòu)较蚯邢髁?如

9、減小主偏角，加大前角和刃傾角等)；減小刀具懸伸，因?yàn)椴牧狭W(xué)早已表明懸臂梁的剛性與其懸伸長(zhǎng)度的3次方成反比；采用高彈性模量的刀桿材料，如硬質(zhì)合金的彈性模量比鋼高約3倍，也就是說(shuō)整體硬質(zhì)合金刀桿的剛性比鋼刀桿高約3倍；加大刀桿直徑，因?yàn)榈毒叩膭傂耘c刀桿直徑的4次方成正比，也就是說(shuō)如果刀具直徑增加25%，刀具剛性將增加到原來(lái)的接近250%。三、大余量切削F2230銑刀在筆者看來(lái)，大余量切削雖然也是高效切削的一部分，但總體上并不能稱為新技術(shù)。

10、在國(guó)內(nèi)，我們一般將大余量切削稱為重切削。國(guó)際上原先只有少數(shù)幾家刀具商制造使用立裝刀片結(jié)構(gòu)的重切削銑刀，但近年來(lái)包括瓦爾特在內(nèi)的一些主要刀具商都已供應(yīng)多種重切削銑刀。筆者認(rèn)為值得注意的是用于模具深腔粗加工的大余量切削銑刀。通常，我們?cè)诩庸ば颓粫r(shí)采用沿等高線切削的加工方法，即使采用爬坡法也屬于斜向切削。這兩種加工方法均有一定的徑向切削力存在，在深腔加工中由于刀具懸伸較長(zhǎng)，為了避免在徑向切削力的周期性作用下產(chǎn)生振動(dòng)，通常采用較低的切削用量，從

11、而帶來(lái)較低的切削效率。近年瓦爾特推出的插入式銑刀F2230，采用完全的軸向進(jìn)給，從而在銑刀上幾乎沒(méi)有軸向切削力，切削用量和生產(chǎn)效率得以大幅度提高。2002年，我們?cè)诤弦还敬旨庸び?0CrMnTi制造的傳動(dòng)輪，客戶原先采用的是用國(guó)外著名刀具公司的玉米銑刀進(jìn)行分層切削，由于整個(gè)粗加工時(shí)間長(zhǎng)(耗時(shí)大約90分鐘)，在加工到一半時(shí)還需要更換刀片，而粗加工該工件的刀片消耗約300元人民幣?，F(xiàn)在采用瓦爾特F2230銑刀后加工效率大幅度提高，耗時(shí)減