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機(jī)床如何能滿足高速切削,大體上可分為以下幾項(xiàng)要求
1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)
高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床首先要求其機(jī)構(gòu)具有高剛性,要能吸收高頻振動(dòng)及高慣性G值,以確保高速切削精密度及穩(wěn)定度。主軸轉(zhuǎn)速現(xiàn)在已能達(dá)到很高的程度,這就要求高速主軸要有良好的潤(rùn)滑及冷卻系統(tǒng)且又需符合短小輕薄的原則。作為高速加工的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一,高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)要求能滿足高進(jìn)給加減速,同時(shí)必須達(dá)到高精度。
2.好的CNC控制系統(tǒng)
CNC數(shù)控系統(tǒng)是發(fā)出位置指令的單元,要求指令能準(zhǔn)確而快速地傳遞,經(jīng)過處理后對(duì)每個(gè)坐標(biāo)軸發(fā)出位置指令,伺服系統(tǒng)必須按照該指令快速驅(qū)動(dòng)刀具或工作臺(tái)準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)。它要求能夠快速地處理程序段,能夠把其加工誤差控制為較小等等。
3.適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)的刀柄及刀具
高速切削用的刀具,尤其是高速旋轉(zhuǎn)刀具,從保證加工精度方面以及操作安全方面考慮,都要求刀具及刀柄有更好的質(zhì)量和性能。對(duì)于刀具來說,細(xì)長(zhǎng)比小于10倍以下較好。這里有碳化鎢刀具、CBN刀具和鍍鈦碳化鎢刀具。
4.專業(yè)化的CAD/CAM軟件
專業(yè)化的CAD/CAM軟件要求有精密的路徑計(jì)算方式,除可準(zhǔn)確地達(dá)到3DProfile的準(zhǔn)確度要求,同時(shí)更可達(dá)到減少放電工序,甚至不拋光就可達(dá)到表面質(zhì)量要求。
傳統(tǒng)的曲軸主軸頸及連桿軸頸的多刀車削工藝。生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸, 工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差, 容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力, 難以達(dá)到合理的加工余量。一般精加工采用曲軸磨床,通??渴止げ僮? 加工質(zhì)量不穩(wěn)定, 尺寸的一致性差。老式生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是普通設(shè)備多, 導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)、場(chǎng)地占用面積大, 且完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來提高生產(chǎn)率。
數(shù)控車削工藝。數(shù)控車削設(shè)備價(jià)格相對(duì)便宜,不需要復(fù)雜的刀具, 但只適合小批量生產(chǎn)。
數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝。內(nèi)銑設(shè)備價(jià)格較高, 刀具費(fèi)用也很高, 但適合大批量生產(chǎn)。
數(shù)控車—拉、數(shù)控車—車?yán)に嚒F渫怀鰞?yōu)點(diǎn)是可對(duì)寬軸徑進(jìn)行分層加工, 切削效率更高, 加工質(zhì)量好, 但車?yán)毒呓Y(jié)構(gòu)復(fù)雜, 技術(shù)含量高, 并且長(zhǎng)期依靠進(jìn)口, 好處是可集車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要兩道工序于一起。
針對(duì)不同材料,在選擇刀具車削刀片時(shí)需要注意的事項(xiàng)
1.1 鋼(ISO P)
1)非合金鋼(含碳量在0.55% 以內(nèi)的鋼)
非合金鋼在車削時(shí)斷屑困難,并且容易產(chǎn)生積屑瘤。為了控制切屑,刀具(刀片)主偏角盡可能接近90°,加工時(shí)切削深度(ap)要大于刀尖半徑,同時(shí)避免徑向背車。積屑瘤對(duì)零件表面質(zhì)量和刀具壽命都有不利的影響,因此采用高的切削速度(vc)避免刀片產(chǎn)生積屑瘤。在小切深(ap)或低進(jìn)給(fn)的情況下,應(yīng)該使用正前角槽形以及小刀尖半徑的刀具(刀片)。
2)低合金鋼
合金含量和熱處理(硬度)影響低合金鋼的切削性能。車削過程中,刀具(刀片)容易產(chǎn)生月牙洼磨損和后刀面磨損。因此,刀具(刀片)要具有極高的抗后刀面磨損能力。
3)高合金鋼(合金含量超過5% 的碳鋼)
和低合金鋼類似,高合金鋼的切削性能隨著合金含量和硬度的增加而降低。當(dāng)車削硬度達(dá)到HB450 的高合金鋼時(shí),在會(huì)切削區(qū)域產(chǎn)生較多的熱量,容易引起塑性變形。因此,刀具(刀片)要求具有很高的抗塑性變形性和切削刃強(qiáng)度。
1.2 不銹鋼(ISO M)
1)鐵素體和退火馬氏體不銹鋼
其切削性能和低合金鋼類似。當(dāng)加工硬化的馬氏體鋼,對(duì)刀具(刀片)的抗塑性變形有很高的要求。
2)奧氏體不銹鋼(含鎳量超過20% 的不銹鋼)
常見的刀具(刀片)磨損為月牙洼磨損、塑性變形以及積屑瘤,同時(shí)在車削時(shí)會(huì)產(chǎn)生“加工硬化”現(xiàn)象,這樣又會(huì)產(chǎn)生溝槽磨損,從而在零件上形成毛刺。因此,刀具(刀片)要具有鋒利的切削刃、正前角刀片的槽形、小的主偏角以及大的刀尖半徑,圓刀片也是一個(gè)不錯(cuò)選擇。
3)雙相(奧氏體/ 鐵素體)不銹鋼
常見的刀具(刀片)磨損為后刀面磨損、月牙洼磨損、塑性變形、切屑沖擊和溝槽磨損。因此,刀具(刀片)要具有刃線強(qiáng)度高的槽形以及小的主偏角。
淺析重慶切削形狀的分類
1、帶狀切屑:帶狀切屑是一種連綿不斷的,底面光滑,背面呈毛絨狀的切屑,如圖1—1a所示。當(dāng)采用較大前角的刀具,以較高的切削速度加工塑性金屬材料時(shí),容易產(chǎn)生這種切屑。它是切削層不充分變形的產(chǎn)物。產(chǎn)生帶狀切屑時(shí),切削過程平穩(wěn),工件表面粗糙度較小,但切屑不易折斷,往往引起纏繞,拉毛工件,甚至影響操作,所以不能忽視它的斷屑問題。
2、節(jié)狀切屑:節(jié)狀切屑是一種底面光滑,背面有明顯裂紋,且裂紋較深的切屑,如圖1—1b所示。當(dāng)采用減小前角的刀具,以較低的切削速度加工塑性材料時(shí),容易產(chǎn)生這種切屑。它是切屑層較充分變形的產(chǎn)物,已達(dá)到了剪裂程度,產(chǎn)生節(jié)狀切屑時(shí),切屑工作不平穩(wěn),工件表面粗糙度較大。
3、粒狀切屑:粒狀切屑是一種均勻的顆粒狀切屑,如圖1—1c所示。當(dāng)采用小前角刀具,以很低的切削速度加工塑性金屬材料時(shí),容易產(chǎn)生這種切屑。它是切削層充分變形的產(chǎn)物,達(dá)到了材料產(chǎn)生剪切破壞,使切屑沿厚度斷裂的程度,產(chǎn)生粒狀切屑時(shí),切削工作不平穩(wěn),工件表面粗糙度較大。
4、崩碎切屑:崩碎狀切屑是一種不規(guī)則的細(xì)粒狀切屑,如圖1—1d所示。它是切削脆性材料時(shí),切削層在彈性變形后,幾乎不經(jīng)塑性變形階段,突然崩裂而形成的切屑。形成崩碎狀切屑時(shí),切削工作不穩(wěn)定,刀刃上受到較大的沖擊力作用,已加工表面粗糙不平。