該怎么提高數(shù)控鉆床切削效率？下面就由數(shù)控鉆銑中心的技術(shù)員告訴您

提高數(shù)控鉆床的切削效率，降低加工成本是金屬切削技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，提高切削效率和降低加工成本的方法主要有三種：提高切削速度、提高進(jìn)給速度和增加切削深度。

  1.高速切削

切削速度的提高反映了機(jī)械制造整體技術(shù)水平的進(jìn)步，給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。從切削的發(fā)展歷史來(lái)看，通常是通過(guò)對(duì)刀具材料的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)來(lái)大幅度提高切削速度，從而達(dá)到提高切削效率和降低生產(chǎn)成本的目的。 1980年代以來(lái)，歐美的工具制造業(yè)經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，在對(duì)切削機(jī)理的認(rèn)識(shí)上取得了新的突破。根據(jù)泰勒曲線(xiàn)規(guī)律，它急劇增加，但在一定區(qū)間內(nèi)隨著切削速度的增加而減小，然后在經(jīng)歷谷底后再次上升。這種現(xiàn)象雖然沒(méi)有一致的理論解釋?zhuān)�但并不妨礙按照該規(guī)律在谷底附近區(qū)間應(yīng)用高速加工技術(shù)。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的航空、汽車(chē)、動(dòng)力機(jī)械、模具、軸承、數(shù)控鉆床等行業(yè)都以此理論為基礎(chǔ)發(fā)展高速切削，顯著提高了上述行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，大大減少了加工量。成本，并獲得市場(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)角度來(lái)看，高速切削涉及高速主軸單元、快速進(jìn)給和高加（減速）速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高性能快速數(shù)控系統(tǒng)、高剛性數(shù)控鉆床結(jié)構(gòu)、快速數(shù)據(jù)處理和傳動(dòng)、動(dòng)平衡控制、超硬刀具材料及涂層工藝技術(shù)；從管理層面來(lái)說(shuō)，高速切削涉及到高速加工理念、新的管理方式等。作為系統(tǒng)的一部分，各環(huán)節(jié)只有相互配合才能發(fā)揮應(yīng)有的效益。例如在加工模具表面時(shí)，如果其他環(huán)節(jié)滿(mǎn)足高速加工的要求，但其凸輪的數(shù)據(jù)加工只采用直線(xiàn)插補(bǔ)而不是圓弧插補(bǔ)或樣條插補(bǔ)來(lái)模擬工件表面的曲線(xiàn)，數(shù)控鉆床進(jìn)給系統(tǒng)始終處于不斷加減速的過(guò)程中，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，如果在高速銑削中使用普通結(jié)構(gòu)的三刃立銑刀，由于通常采用一個(gè)齒過(guò)中心的結(jié)構(gòu)，動(dòng)平衡性能先天不足，也無(wú)法達(dá)到預(yù)定的速度。無(wú)法獲得預(yù)期的處理效率。

在高速切削中，首先要充分注意刀具的安全。銑削是目前高速切削應(yīng)用的主要工藝，銑刀（包括面銑刀、立銑刀和模銑刀）是主要的高速切削刀具。這類(lèi)工具在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，所有零件都必須承受很大的離心力。因?yàn)樗�的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切削力的作用（過(guò)大的離心力足以使刀體斷裂），成為刀具的主要載荷。德國(guó)于 1990 年代初開(kāi)始研究高速銑刀安全技術(shù)，并在機(jī)床制造商協(xié)會(huì)的支持下，成立了一個(gè)有大學(xué)研究所、刀具制造商、研究機(jī)構(gòu)和刀具用戶(hù)參與的工作組，從事從事高速銑刀安全技術(shù)研究。經(jīng)過(guò)近十年的努力，取得了一系列階段性成果，制定并采用了德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了世界范圍內(nèi)高速切削技術(shù)的發(fā)展。在此過(guò)程中，沃爾特和工作組對(duì)高速銑刀的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行了研究。通過(guò)高速銑刀專(zhuān)用的有限元計(jì)算方法，分別開(kāi)發(fā)了刀體、刀座、刀片和夾緊螺釘?shù)挠?jì)算模塊，刀片在刀座中的滑動(dòng)和還可以模擬擰緊和工作負(fù)載下的螺釘頭。變形等研究計(jì)算表明當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定臨界速度時(shí)，螺桿達(dá)到臨界應(yīng)力，發(fā)生拉伸變形。在達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速前，螺桿先彎曲，實(shí)際長(zhǎng)度變長(zhǎng)，夾緊力減小，刀片發(fā)生位移。

為保證切削的安全性，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定刀具產(chǎn)品應(yīng)至少高于制造商標(biāo)稱(chēng)的高速60%才可發(fā)生位移，至少100%的制造商標(biāo)稱(chēng)高速可解體或融合的。刀具破損。

在高速加工過(guò)程中，除了刀具本身的安全外，還必須充分注意刀具夾緊系統(tǒng)的安全和安裝后的整體動(dòng)平衡性能。瓦爾特建議在高速切削中使用 hsk 空心短錐柄作為刀具和數(shù)控鉆床之間的接口。刀柄與刀具接口采用液壓式和熱脹式，刀柄采用標(biāo)準(zhǔn)圓柱柄（無(wú)壓扁結(jié)構(gòu)）。主要形式。在非常高的速度下，除了需要平衡刀具和夾緊系統(tǒng)本身的必要前提條件外，刀具在安裝后還需要作為一個(gè)整體進(jìn)行平衡。因此，加工鋁合金的大型銑刀必須能夠平衡。一般來(lái)說(shuō)，盤(pán)式刀具在高速切削條件下至少應(yīng)該是靜態(tài)平衡的，而桿式刀具則必須是動(dòng)態(tài)平衡的。由于中國(guó)企業(yè)很少在引進(jìn)高速數(shù)控鉆床的同時(shí)引進(jìn)平衡設(shè)備，希望能引起刀具用戶(hù)的注意。同時(shí)，筆者認(rèn)為，國(guó)內(nèi)刀具供應(yīng)商也必須加強(qiáng)對(duì)高速刀具安全性的研究，以推動(dòng)我國(guó)高速切削技術(shù)的發(fā)展。

由于高速帶來(lái)的高金屬去除率，即使是加工鋁合金也會(huì)對(duì)數(shù)控鉆床的功率提出很高的要求。計(jì)算表明，使用直徑為30mm的3齒玉米銑刀加工寬度為30mm，深度為30mm的凹槽，如切削速度為1100m/min，進(jìn)給速度為0.1mm/z，功率可達(dá)57.6kw。因此，瓦爾特向用戶(hù)推薦的高速切削策略是：高切削速度、中進(jìn)給和小切深。對(duì)于大型毛坯加工，推薦分層切削。

2. 高進(jìn)給切削

以傳統(tǒng)方式精加工時(shí)，由于對(duì)工件表面粗糙度有一定要求，刀具進(jìn)給量較小。例如車(chē)削表面粗糙度要求為ra0.4μm的圓柱面時(shí)，圓角為0.8mm時(shí)，進(jìn)給fz不應(yīng)超過(guò)0.10mm/r。為了滿(mǎn)足高效切削的要求，刀具制造行業(yè)開(kāi)始向用戶(hù)推薦高進(jìn)給修光刃刀片。修光刃車(chē)削刀片一般根據(jù)設(shè)計(jì)的主偏角在副切削刃上產(chǎn)生直線(xiàn)修光刃（大直徑圓弧也用作修光刃）。理論上，如果不考慮系統(tǒng)的剛性和修光刃本身的微觀缺陷，只要進(jìn)給速度不超過(guò)刀具修光刃的寬度，工件的表面粗糙度只受晶粒尺寸的影響工件材料（這種影響是微不足道的）。在實(shí)踐中，某汽車(chē)零部件制造企業(yè)使用了瓦爾特的雨刮片，進(jìn)給速度為0.3mm/r，比原來(lái)的加工效率提高了3倍以上，而工件的表面粗糙度仍達(dá)到ra0.4μm。

同時(shí)，瓦爾特還致力于開(kāi)發(fā)高進(jìn)給銑刀。今年，瓦爾特的高進(jìn)給銑刀f2330問(wèn)世了。這種銑刀具有可變主偏角（小點(diǎn)0°，外徑15°左右），切深一般不超過(guò)2mm，大進(jìn)給量可達(dá)3.5mm/齒。以加工直徑為 52 毫米的瓦爾特 f2330 銑刀為例。由于銑刀有 3 個(gè)齒，因此刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給量可超過(guò) 10 毫米。

3.大余量切削

在我國(guó)，大余量切削一般稱(chēng)為重切削。在筆者看來(lái)，雖然大余量切削也是高效切削的一個(gè)方面，但不能籠統(tǒng)地稱(chēng)之為新技術(shù)。過(guò)去，只有少數(shù)國(guó)外刀具制造商生產(chǎn)具有立式刀片結(jié)構(gòu)的重切削銑刀。近年來(lái)，包括瓦爾特在內(nèi)的國(guó)外一些主要刀具制造商都可以供應(yīng)多種重切削銑刀。