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如果说到加工中心的选择,在几年前,若是选择了具有高速ATC(自动刀具交换装置)和高速APC(自动工作台交换装置)功能的设备,是个非常明智的决定,因为当时追求的是无人化、自动化的功能。但是,对於一台机器,如果只需要触动一下操作键就可以工作,那无论是谁都可以操作。归根到底,只是工具的差别而已。 k! i) S9 i! A" A- b( T4 R" M( J2 A
! P5 l, J X% c. `高速加工并不一定是主轴转速在几万转以上,而是回转速度可以使刀具刃部负荷降低。根据工件的种类及刀具的选择方法,就算用转速为几千转的加工中心也是完全可以实现的。 6 u) {8 U1 t2 D+ l/ }
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因此,即使使用小直径刀具,也可以进行高效率化的高速加工。一提到小直径刀具,我们的第一印象是慢,可是小直径刀具在必要形状的加工中,比大直径刀具的加工要快得多。而且加工海绵状等软材料时,小直径刀具比大直径刀具更容易实现没有飞边和毛刺加工。
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7 K$ i% r O C" c3 E对小刀具的误解
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高速加工与刀具的直径没有直接关系,我们有必要澄清普遍存在认为小直径工具难以进行高速加工的误解。 6 x- N2 }+ h p, [
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用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料 3 k m! H8 O+ w8 D& t4 D! E) y! U
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因为没有达到适当线速度的高速主轴而不能加工的工件,用高速主轴接近其适当的线速度就能够加工,例如0.05mm至0.2mm微小直径刀具加工就是一个例子。但是,适正线速度降至每分钟几十米的时候就不适合了。 ) o5 H/ R6 Z0 N, ^% E
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不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工 ; z, Y$ M; W8 L. X- r! O
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这个仍然是线速度的问题,适正线速度由工件和刀具决定,如果选择了无视适正线速度的刀具直径和转速,就无法进行实用性加工。 / z3 K) \" g: M6 _9 V$ A9 h& O
" i' c1 j* z2 @* ?! ]用高速回转加工时,加工负荷下降 ( Z! D% Z' b$ r( F+ E
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研究切削加工的人们说,这种现象是可能发生的。可是,伴随?负荷下降而来的是急剧增加的摩擦力,不能说这是能够进行实用加工的领域。因为没有达到适正的回转速度而使加工负荷增大的情况有很多。选择削切负荷下降的路径,用适正的转速进行加工时,可以提高进给速度,延长刀具寿命。 : F. O5 q& i0 V3 N% V r
7 I7 D+ i! \0 @+ c! c用高速回转加工时,工件和刀具不发热
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7 G M8 y/ i8 u- h2 G3 K% N选择削切负荷极小的条件才能达到这个效果。相反,用切削负荷高条件进行重切削加工,工件和刀具依然会发热。
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, ]& n% F8 z6 w6 H$ j% W用高速回转加工时,加工表面的光洁度提高,不需磨削 9 k# X* ]6 m6 [" O' z8 R$ o+ G
6 v# R$ ]1 A8 B, ^% R. ?这要根据刀具的刃部形状、切削深度,以及进给量而定。如果要使磨削的工时降至最少或不需磨削,那麽精加工後的表面必须是均匀的。虽然用球头铣刀磨擦是最好的,但是这不是切削,而是在抛光,这会令刀具的寿命很快丧失。
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0 O% G7 N" N( D5 Y+ z0 i- W# B+ H高速回转加工必须加工低负荷工件,所以最好是进行很薄的加工,可是这时在刀具的中心附近,进行的是线速度非常慢的加工,负荷反而会增加。
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9 o- [5 ?3 j' `& g等高线加工在程序编制时需要花费时间,在加工效率方面,还是往复式的扫描线加工方法好。 - Z/ [1 K4 y" o- f2 Y
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两者相比,刀具轨迹的生成的确需要时间。但是,对於刀具的负荷是一定的,对刀具寿命、加工面的粗糙等要好很多。
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刀具寿命的缩短和对策 " H4 ]: }3 f8 G6 C$ O, i) ~- [% `( q
9 m g1 f3 }9 Y# a: I在使用球头立铣刀加工时,即使选择合适的线速度及切削深度进行加工,但还有很多因素导致刀具寿命下降。
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切削开始时负荷增加
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3 g5 i+ j* b: Z9 D3 v4 O9 p) ?: G在Z轴方向刀具垂直下降,开始切削时,线速度慢的刀具中心首先开始接触工件,加工开始时,必然成为槽加工。槽加工时进给方向的右侧和左侧都有工件,成为一边是下降加工,一边是上升加工。特别是上升加工,刀具的寿命、加工面的光洁度都会下降。因此和通常的侧面加工相比,必须降低进给速度。
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4 a; ~, J/ `6 k; Y( a! O5 [使用刀具像画螺旋线那样下降的螺旋加工接触工件的方法,虽然消除了线速度慢、刀具中心首先接触工件的问题,但不能说是最好的方法,也就是说,在螺旋终了後进入直线加工时,还是槽加工。在这里如果进给速度不下降,也是导致刀具寿命缩短的原因。
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& V% q! O% J+ Z/ w6 P" h. ~% y# c槽加工负荷大及加工面粗糙
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& D7 H1 G2 n4 s- u. h: ~在由内侧向外侧进行加工时(设置的加工),在螺旋终了後的(Z轴到达加工位置後)加工,必然变成糟加工。这时如果不降低进给速度,刀具的寿命会缩短。
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角部负荷增加
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$ b7 b, q1 y; |从内侧向外侧加工时,锐角的角部加工较多。此时与侧面加工相比,每转切削体积会增加。为了使单位时间的切削体积一致,有必要在角部进行自动加速或减速。工件的硬度越高,在角部的加减速幅度应越大。 4 ~7 ^" B+ Z% F( |1 R0 m! A9 e
) u6 C' @/ e% G# s过长的刀具伸出量 # ^( i* Z' ] M5 @7 Q6 g/ P
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刀具伸出的长度过长时,刚性会下降,刀具的寿命会缩短。当遇到高硬度材料或难切削材料时,这种现象会更加明显。
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7 d$ I0 K$ E2 ~9 n) J刀具
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用立铣刀进行的铣削加工,也就是用复数的切削刃进行断序的切削,有的刃从非切削状态,随着主轴的旋转,接触到工件开始切削。工件的硬度越高,刀尖接触工件的瞬间冲击越大,刀尖损坏的可能性越高。为此使刀尖变厚,刀刃的切削面制成负面,减小槽部使刃的根部变粗,此种刀具称为高硬度用刀具。 / _% J5 O2 O+ Q$ E! w9 o: l* a* c
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不过,非高硬度用铣刀的刀具磨耗,对於在实际加工直径附近表现出的临界摩擦现象,高硬度用铣刀的磨耗,前端的中心部在实际加工直径的大小範围内显得很平,不能加工的时间大幅度缩短。所以,必须将此因素考虑在内。 0 l3 D) N' k3 E) f
8 w4 b3 P' W; g% D9 m7 g综合来说,采用适当的线速度,减小切削深度,并用尽可能快的进给速度进行加工的基本原则不仅限於小直径刀具。 |
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