高速铣削加工应用及技术研究

合集下载

高速铣削的技术特点及在模具加工的应用

高速铣削的技术特点及在模具加工的应用
材 料硬度可高达 6 H C以上 ,加工过程甚 至可以不用切削液 ,这就是所谓 的硬切削 和干 切削 尤其在 高速 加工中 ,横 向切 0R
削力很小,这就有利于加工复杂模具型腔中一些细筋和薄壁 , 其壁厚甚至可以小于 l m。业内已应用到薄壁的壁厚分别为 m 0r . m、0 m 2 a . m和 0 m 3 . m,薄壁高度为 2 m 4 0 m的特殊零件加工。
已成为先进制造技术 的一个重要组成部分。
随着市场竞争的需要 , 产品更新换代速度加快 , 对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求, 许多原来被认为
优秀的加工方法就逐渐暴露出问题 , 不适应时代的要求, 如电火花加工是一种靠放电烧蚀的“ 微切削” 工艺, 对工件表面进行
局部高温放电烧蚀, 加工后的型腔类零件一般还要进行费力、 费时的研磨和抛光 , 生产效率低, 在某种程度上制约了新产品 开发速度。高速铣削加工技术的出现,为模具制造技术开辟了一条崭新的道路,它能在较短的时间提供给客户满意的模具。
1高速铣削技术特点及模具加工的优越性
1 高速铣削技术缩短了模具的制造周期 . 1
高速铣削加工相对于传统的切削加工 ,由于切削机理不同,单位时间的金属材料切除率提高了 3% 6%,切削力降低 0 一0
了 3%, 0 刀具的切削寿命提高了7 %, 0 加工效率提高了, 从而缩短了产品的制造周期。 在模具的高淬硬钢件(R 4一 R 6) H C 5H C 5
结果整个凹模加工工效提高 5 ,表面粗糙度达 R O 5 0 1 倍 a. ~ .a 2 4m,质量完全符合要求。
1 高速铣削技术能加工形状复杂的薄壁模具零件 . 3 由高速L削机理可知, 刃 高速切削时, 加工余量小 , 切削力大为减少, 切削过程变得比较轻松。 高速切削可以加工淬火钢 ,

模具高速切削关键技术研究进展

模具高速切削关键技术研究进展

高速切 削加工与传统的模具加工工艺的比较, 如表 I 所示 。
表 1高速切削加工与 E M加工模具的工艺 比较 D
高速切 ̄J ] ( S I I IH M) ]] ]
适用材料 几何形状 ( )
2高速切削技术
高速切削加工技 术中的“ 高速” 是一个相对概念 , 对于不 同 的加工方法和工件材料与刀具材料 , 高速切削加工时应用 的切削
及其在模具加工行业中的应用。与传统的模具加工工艺( 普通放电加工 E M) D 相比较 , 详细分析 了高速 切 削技 术应 用于模 具加 工制造业 中的优 势 , 重点从 高速切 削机床 、 工 刀具 、 Y_ 艺技 术及 策略等 并 加 7 -Y  ̄- - --
方面 , 高速切 削技 术应 用于模具 制造 中的 关键技 术进行 了分析探讨 。最后 综述 了模具 高速加 工 中存 对
32 高速切 削在模具 工业 中的应用 _
高速切 削加工技术引进到模具. 业 ,主要应用于以下几个 [
方面 :
4高速切削加工模具 的关键技术
高速切削加工技术是在高速切削机床 、 搞性能 C C控制系 N () 1淬硬模具型腔的直接加工 利用高速切 削可加工硬材料 统 、 高性能刀柄 、 性能刀具材料及刀具设计制造技术 、 商 高效高精 的特点直接加_淬硬后 的模具型腔 , T 特别是浅腔 、 大曲率 的模具 度测试技术 、 高速切削加_ T理论 、 高速切削加1 工艺等诸多相关 二
3高速切削技术在模具制造 中的应用
进 行 切削 加 工 , 进 行热 处 理 、 削或 电火 花 加 工 , 手 工 打 31高速切  ̄ m -模 具与其他 加工方式 的工艺 比较 然后 磨 最后 . U r 磨、 抛光 , 加工周期很长 。 机加工和抛光所花费时间 占整个模具加 模具制造具有生产批量小 、 工件 型面复杂 、 材料硬度高 、 加

高速切削加工的应用

高速切削加工的应用
工 精度 和表 面质量 。
通常 有如 下几 种 观点 :切 削速度 很 高 ,通常 认 为其 速度
修 稿 日期 : 2 01 3 — 0 9 — 2 4
作 者 简 介 :李 学 飞 ( 1 9 8 2 一 ) , 男, 高级 技 师 , 北 京 理 工 大 学机 械 制 造 与 自动化 专业 毕 业 。研 究 方 向 : 数 控 加 工技 术 ; 郭微 ( 1 9 8 2 -) , 女, 助教 , 内蒙 古科 技 大学 机械 制造 与 自动 化 专 业 毕 业 。研 究 方 向 : 数 控 加 工技 术 。
更高 的 内热 性 、抗 冲击 性 、 良好 的高 温力 学性 能 及 更高 的可 靠性 。高速 切 削技 术 的发 展在 很 大 程度 上得 益 于超 硬刀 具材 料 的 出现及 发 展 。 目前 常 用 的高 速切 削 的 刀具 材 料 包括 硬 质合 金 、涂 层 刀具 、陶瓷 刀具 、及 金 刚石 刀 具 等等 。
s e i r e s o f p r o b l e m s i n c o n v e n i t o n l a ac m h i n i n g , t h r o u h g t h e a p p h c a i t o n o f h i h— g s p e e d ma c h i n i n g h a s b e e n r e s o l v e d . Ke y w o r d s : h i h— g s p e e d p r o c e s s i n g ;c u t t i n g t o o l S :p r o g r a m m i n g
on e of t h e a d va n c e d ma n uf a c ur t ing t e c h n ol o y .The g c ut t i n g s p e e d ,f e e d s p e e d c o mp a r e d wi d 1 ̄a it d i on l a c u t t i n g ,t o i nc r e a s e s e ie r s ,c ut t i ng me c ha n i s m a nd f u nd a me n t l a c ha n g e s h a ve t a k e n p l a c e .Co mp a r e d wi t h t r a d i t i o na l c u t t i ng ,hi g h s p e e d a c m h i n i ng e s s e nt i l a l e a p ,h a s b e e n a

低温喷雾射流冷却高速铣削钛合金加工性能研究

低温喷雾射流冷却高速铣削钛合金加工性能研究
在 尺 寸 效 应 以 及 尺 寸 效 应 对 转 角 的影 响 。 以 上 结 果 表 明 , 形 孔 构 型 的 多 孔 材 料 的 相 对 剪 方
参 考 文 献
[ ] G b o A h y .C l l l s Src r d r e 1 i nLJ s b F e ua S i : t t ea o — s , M l rod uu n P p
钛 合 金 因具 有 比 强 度 高 、 强 度 好 、 腐 蚀 以 及 热 热 耐
导 率 低 等 优 点 , 航 空 、 天 及 化 学 工 业 等 部 门 中 的 应 在 航 用越 来 越 广泛 …。 而 , 合金 是 一种 难 加工 材 料 , 然 钛 具
有 较 差 的 切 削 加 工 性 能 , 要 是 切 削 中 因 导 热 不 畅 致 主
N・ mm, 径 R =4 m , 径 r 0 c , 筒 长 度 l 外 5o 内 =2 m 圆 =
4 0C I杨 氏 模 量 E =3 5GP , 松 比 =0 3 。 5 l, I . a 泊 . 4 通 过 有 限元 数值 计 算 , 到如 图2 示 的 曲线 图 。 得 所 这 些 计 算 结 果 的渐 进 变 化 有 力 地 说 明等 效 剪 切 模 量 存
术 要有4 类 : 大
和 有 限 元 模 型 , 施 加 边 界 条 件 求 解 , 个 建 模 和 分 析 并 整 求 解 的 过 程 在 有 限 元 软 件 ANS YS平 台 上 进 行 , 文 在 本
形 孔构 型 的蜂 窝材 料 进行 有 限 元建 模 和分 析计 算 , 得 到 了 等 效 剪 切 模 量 。 值 结 果 表 明 , 一 定 体 分 比条 件 数 在 下 , 着 单 胞 的 尺 寸 逐 渐 减 小 , 尺 度 系 数 n逐 渐 增 随 即 大 时 , 形 孔 蜂 窝 材 料 结 构 的相 对 剪 切 模 量 逐 渐 减 小 ; 方 当 尺 度 系 数 n增 大 到 一 定 值 时 , 对 剪 切 模 量 趋 于 一 相

模具制造中引入高速切削技术的实例研究

模具制造中引入高速切削技术的实例研究
由于数控高速切削技术 的上述诸多优点 ,将 其应用 于模具制造中,一方面由于切削速度极高,型腔加工过程 远 比电火花加工快 ,另一方面型腔的粗 、精加工和模具其

· 20 ·
它部位 的加工可以在一次装夹中完成 ,不需要后续手工研 磨和抛光 ,大大缩短 了加工时间,明显提高生产效率 ;而且 消除了电火花腐蚀 加工所引起的热变形 ,产 品质量好 ,加 工精度高 ,表面质量易于保证 ;又容易实现加工过程的 自 动化。总之 ,应用高速铣削技术加 工模具可 以缩 短模具 生产周期 ,提高生产效率 ,保证模具加工精度和表面质量。
的加工阶段 ,应选用不同的刀具。粗铣加 工时 ,为提高加 工效率 ,推荐选用直径较大的刀具 ,但要避免刀具与非加 工表面发生干涉。采用球头立铣刀精加工曲面时,球头立 铣刀刀具的半径由曲面的最大主曲率决定 。但要考虑刀 具直径较大时,拐角处会产生速度直角拐弯 ,即出现速度 的突变 ,平稳性下降。如图 2所示 。
高速切削理论 由德 国物理学家 Car1.J.Salomon在上 世纪 30年代初提 出的。在常规切削速度范围内,随着切 削速度 的提高切 削温度 升高,当切削速度提高到一定值 后 ,随着切削速度提高 ,切削温度不会升高 ,反而会下降。 并通过大量的试验 ,获得著名 的曲线—— 萨洛蒙 曲线 ,如 图 1所示 。只要切削速度足够高 ,就可以越过切削温度过 高而不利切削的“死谷”。
Key words:high speed cutting;craft plan ;tool path;key technologies
1 模具制造 中引入高速切削技术的优势
得以迅猛发展 ,成为提高加工效率和加工质量的先进制造 技术之一 ,相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领

高速数控切削技术的分析与研究

高速数控切削技术的分析与研究

一 一


An l s n s a c f t c n l g fHi h-p e a y i a d Re e r h o s he Te h o o y o g s e d NC a u a t r n M n fcu i g
Z HON Qi o, E h ・h ,C N Y n ・u n, G - ma W I asa HE a gy a RON Xig S G n
维普资讯

3 ・ 6
文章编号 :0 2— 86 20 )2— 0 6— 3 10 6 8 (0 6 0 0 3 0
高 速数 控 切 削技 术 的分 析 与 研 究
钟启茂 , 魏莎莎 , 陈养元 , 荣星
( 集美大学 工程技 术学院, 福建 厦 门 3 12 ) 6 0 1
能。
H M不应是简单意义上的高 切削速度 , 应是用特定方 S 它 法 和生产设备进行加工的工艺。高速切 削不一定就需要 高转 速主轴切削 , 许多高速 切削应用是 以中等转速 主轴并采用大
尺 寸 刀具 进 行 的 。 2 1机 床 进 给 速 度 和 进 给 加 速度 的 提 高 .
Z为铣刀的刃数 ; V 为刀具的线速度 , 单位 : m rn a a r / i; d为刀具的直径 , 单位 : m m
的长度 缩 短 为零 , 种 传 这
动方式 也称为“ 接驱动” 直 或“ 零传 动” 式 。( 方 如图
1 两种方式 各有利 弊。采 ) 用何种 技 术 方 式 、 给 速 进
1 前言
计算机的迅速发展给数控产业 带来 了巨大 的希望和前所
速度与主轴转 速成 正 比。同时 , 高速加工不仅 要有高 的机床

高速铣削与电加工工艺组合应用

高速铣削与电加工工艺组合应用

加 普 及 ,加 工效 率 会 更 高 ,质量 会 更 好 ,成 本 会 更
低 ,从而满足高精度、高复杂零件的加工。
2电火花加 工技 术 .
图5 N示 为加 工 中心 、电火花 、测量一豪迈公司从1 9 年开始设计制造轮胎模具 97
电火花 机 床 以 来 ,推 动 了我 国轮 胎 模具 制 造 的
具制造 商 ,由8 年前的轮胎模具 进 口,到现在 口模具 ,并且 出口量连年 以翻番的速度增长。

图5 加工中心、电火花、测量一体化的 自动化生产单元
中 国 整个 轮 胎 模具 制 造 行 业 都 在 大规 模 地 应
高精 度夹具 在 电火花 加工 中的应 用 、普及 , 对 提 高 电火 花加 工 的 自动化 奠 定 了基 础 。3 R、
图2 是五轴加工中心力
破坏 了工件原有材料的特性 。因电火花加工是 电能 转热能会产生大量的热量 ,需用非导 电加工液对工 件和 电极冷却 ,并且把 间隙放电产生的微细颗粒带
走 。在 大 电流 加 工 时加 工 液 的温 度 在4 ~8  ̄ 0 0C,影 响机 床精 度和 工 件精 度 。

高速铣削与电加工工艺组合应用
山东豪迈 机械 科技股份 有 限公 司模具 生产部 王钦峰
提起高速铣削 ,只要从事机械加工的人或多或
少 的会 知 道 一 些 , “ 速 铣 削 ” 已成 为 当今 机 械加 高 工 行 业 的 时 髦 词 ,也 因 此 引 起 了 大 家 的 关 注 和 追 捧 ,充满 着 神 秘 感 、尊 贵 感 。而提 起 电火 花 加 工 , 就 很 少 有 人 了解 它 了 ,因为 长 期 以来 , 电火 花加 工 的 现 象 。 不 足 :需 要 昂

高速切削加工技术的特点及应用要求

高速切削加工技术的特点及应用要求

通讯作者简介 : 周进 ( 95 )女 , 16 一 , 湖南南 县人 , 高级 讲师 , 研 究 方向 : 计算机应用 与机电工程 。
E・alx njn u0 6 16 cm;injn u yho cr.n m i i gaw 20 @ 2 .o x gaw @ a o.o c 。 :o i o i n
1 倍 以上的切削加工 叫高速切 削加工。按 加工 0
工艺规定的高速切 削范 围: 车削 ( 0 700 70— 0 )Ⅱ
2 0 年 2 3日收到 06 月 湖 I铁 道职业技 术学 院科研规划项 目 _ } 『 ( 川铁 院办 [ 04 3 2 0 ] 6号 、2 0 ]2 [0 4 7 号) 资助 第 一作者简介 : 熊建武 (94 )男 , 16一 , 湖南 安化 县人 , 工学硕 士 , 高级工程师 、 副教授 , 研究方 向: 模具设计与精 暂切削。
进给丝杠 , 高速 、 高精度的插补系统 , 快速响应数控
系统和高精度 的伺 服系统 。主轴 的轴 向窜 动和径 向跳动小 , 并具有 良好的动平衡性能。 () 3 机床必须配备 实心 的台架 , 有效 消除切削 加工振动, 提高机床的稳定性 。 () 4 机床伺服 电动机 线速度高 , 并且能 提供 恒 定的速率 , 速度变化不超过 0 O %。 .1 () 5 机床数控系统必 须具备程序 预读 、 角 自 转 动减速 、 优化插补 、 可适用 于通用计算平 台等 功能, 如西门子 80 / 4 E F N C 5 i 4 D 80 ,A U I0 等系统 。 32 高速切削加工对刀具的要求 . 高速切削加工刀 具 的结构 必须保证 高速旋转 状态下的刀具动平衡 , 并确保 刀具寿命。为保证高 速旋转状态下刀具能够绕轴线稳定旋转 , 前采用两 目 种办法 , 一是采用带有动平衡装置 的刀具 , 此类刀具 在刀套表面安装了机械滑块或采用流体动平衡设计 ; 另外一种就是采用整体刀具, 刀套与刀体合为一体 ,
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。


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。

随后,高速铣削技术进入系列应用。

研究人员发现铣削过程中释放的大部分热量都会随着切屑离开,被加工零件的温
度不应过高,高速铣削机床开发和生产已正式进入批量生产。

二、高速铣削刀具的选择思路
刀具选择时,其材料性质、涂层类型及厚度以及刀具结构非常重要。

细分要
素会影响铣削效能,在选择刀具时,还应考虑操作稳定性、耐久性、工艺质量和
效率等因素。

1.选择刀具材料。

选择刀具材料有硬度、耐磨性、粘度、耐热性、热力学等。

此外,需要对设备、尺寸、质量要求、加工材料和零件进行系统分析,然后才能
做出适当的选择。

随着技术的发展,高速铣削刀具种类多种多样,每个工具都有
自己的特点,可以根据具体情况进行适当的选择。

当前,硬质合金刀具广泛应用
于高速铣削,高速铣削中则以高强度和刃口锋利为特征。

由于这种优势,它们成
为复杂刃口锋利重要工具,对于具有刃口锋利硬质合金的刀具,由于其强度、硬
度和粘度,它们还用于高速铣削,特别是在铝和钛加工领域。

硬质合金模具的韧
性在高速铣削中选取刀具时优先考虑。

立方氮化硼刀具具有明显的热刚度和硬度,是加工硬质铸造、热合金等材料的重要工具。

此外,该工具在现阶段广泛应用于
聚晶金刚石,由于这些工具的硬度和耐磨性很高,加工有色金属及其合金时通常
可以看到它们的“身影”。

2.刀具结构的选择。

刀具是高速铣削加工中的重要工具,结构和几何参数的
变化会改变加工产品的质量,因此智能选择刀具非常重要。

由于工件刚度较低,
因此在选择刀具时必须考虑刀具的优点,以减小铣削力、增加耐热性并确保加工
精度。

对于大型零件的加工,刀具是首选镶片,因为它既高效又经济。

对于传统
的腹板加工,所使用的刀具应具有较小的螺旋角、较大的刀尖圆弧半径。

对于薄
壁筋侧壁,刀具建议使用较大的螺旋角和刃数。

材料曲面、高硬度在精密加工中,工作很困难,为了确保加工精度,最好使用整体式的小直径刀具。

此外,根据正
常的加工要求,有必要在允许的范围内适度减少刀具伸出长度,以避免刀具偏斜
问题,并确保刀具在操作过程中具有足够的稳定性。

三、高速铣削加工的优越
高性能电主轴是高速铣削的基本要求,主轴具有快速且适当的性能和扭矩。

为了主轴速度有效地保持,我们需要具有更高整体刚度和稳定性的机器。

现代机
械通常具有完整的铸铁落地式和龙门式框架主轴柱。

需要直接快速访问线性电机
控制系统而无需触摸。

有效避免了传动累计误差,具有良好的准确性和稳定性。

为了适应高速铣削的特点,我们需要强大的切削工具。

在高速铣削中,铣削扭矩
不应太大,但是高速会带来更大的离心力,所以我们通常会选择短圆刀柄。

高速
铣削的关键是改变原有的加工策略。

高速铣削使用较小的铣削深度,其比传统的
铣削深度小得多。

零件的表面粗糙度取决于刀具路径的大小,了解铣削深度可以
获得更好的表面质量。

使用传统的铣削方法,由于返回率低,加工时间延长。


次在高速铣削时95%以上的切削热来不及传递给工件就被切屑飞速带走,工作表
面基本上保持冷态,适合加工极易产生热变形的零件。

高速铣削时,机床的激振
频率特别高,它远远离开了“机床—刀具—工件” 工艺系统的固有频率范围,
工件平稳震动小,因而能加工出非常光洁的零件,表面质量可以达到磨削的水平,残留工作表面的应力也很小,省去了铣削后的精加工工序。

高速铣削技术是零件加工领域的领先技术,可提供高精度、高效率和可靠性。

通过对高速铣削技术中的一些重要问题进行有针对性的研究和分析,可以更好地
将高速铣削技术应用于零件加工,从而为同行提供技术参考。

参考文献:
[1]张康.高速切削加工关键技术及发展方向探讨[J].南方农机,2019,
50(5):81—83.。

相关文档
最新文档