寧波恒威機(jī)械有限公司
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隨著加工制作業(yè)的持續(xù)發(fā)展，一些高度復(fù)雜的曲面加工和多工序加工工件已經(jīng)司空見慣，并且其精細(xì)化加工要求也越來(lái)越高。對(duì)其最終加工精度要求和表面質(zhì)量動(dòng)輒都在0.01mm甚至更高。這類工件通過(guò)傳統(tǒng)加工機(jī)床進(jìn)行加工很難很好的完成。特別是復(fù)雜曲面工件，因傳統(tǒng)加工設(shè)備是通過(guò)手工操控，根本無(wú)法進(jìn)行高精度的曲線走位因而也就無(wú)法加工；對(duì)于多工序工件的加工，只能說(shuō)是勉強(qiáng)勝任。不過(guò)加工效率是很低下的。
我們知道，多工序工件在普通加工設(shè)備上進(jìn)行傳統(tǒng)加工，需要在幾臺(tái)甚至十幾臺(tái)不同的加工機(jī)床上流轉(zhuǎn)進(jìn)行，多次裝夾找正和等待加工將耗費(fèi)大量的非加工時(shí)間，因而加工效率很難提升。為了打破這種加工局限，立式加工中心得到批量應(yīng)用也就不足為奇了。原因在于這種加工機(jī)床不僅是由CNC數(shù)控系統(tǒng)控制，而且還配置有刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置，通過(guò)這些先進(jìn)功能部件的控制，可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和復(fù)合集中加工的能力。因而是高度復(fù)雜工件和多工序加工工件進(jìn)行高精、高效加工的主力生產(chǎn)設(shè)備。
對(duì)高度復(fù)雜曲面和多工序工件進(jìn)行高效率的精細(xì)化加工，是立式加工中心最為主要的加工特性。這種加工設(shè)備處理因配置有到刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置，使得機(jī)床可以進(jìn)行工件各加工刀具的自動(dòng)更換以外，還具有高速加工的特點(diǎn)。其主軸轉(zhuǎn)速一般都在8000轉(zhuǎn)每分鐘有些機(jī)型甚至達(dá)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，進(jìn)給系統(tǒng)的快移速度更是達(dá)到了24米每分鐘以上。這些優(yōu)秀的機(jī)床屬性為工件進(jìn)行高速切削奠定了基礎(chǔ)。不過(guò)，高速切削不同于普通切削，對(duì)工件最終的加工精度和表面質(zhì)量影響因素很多。歸納起來(lái)主要有機(jī)床方面的因素、刀具因素、工藝系統(tǒng)方面的因素、加工工藝因素及工件自身因素等幾個(gè)重要方面，接下來(lái)讓我們著重看一下幾個(gè)較為典型的因素。
一、機(jī)床方面的因素
我們所說(shuō)的工件高速切削是指在保證工件加工精度的前提下完成高效率加工。當(dāng)然，機(jī)床具有高速切削性能是實(shí)現(xiàn)工件高速切削的必要條件。前面我們說(shuō)過(guò)，立式加工中心具有這種高速加工的特點(diǎn)?？傮w上來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)這種加工形式機(jī)床方面需要具有下面幾個(gè)。
1.具有較高轉(zhuǎn)速的主軸及進(jìn)給系統(tǒng)
立式加工中心最為核心的部件是主軸和進(jìn)給系統(tǒng)，主軸系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度和回轉(zhuǎn)速度是保證工件高速切削的關(guān)鍵，這就要求所配置的主軸系統(tǒng)要結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、剛性強(qiáng)、慣性極小以及相應(yīng)特性好等幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。
進(jìn)給系統(tǒng)方面也和主軸的要求一樣在保證高速進(jìn)給的同時(shí)，還要保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度要達(dá)到機(jī)床設(shè)定的參數(shù)要求。
2.較為靈活的潤(rùn)滑及冷卻方式
機(jī)床主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的高溫，為了不使高溫對(duì)主軸系統(tǒng)造成變形，潤(rùn)滑和冷卻就是非常重要的一環(huán)，一般情況下對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)的立式加工中心，主軸我們一般采用加裝油冷機(jī)的方式進(jìn)行冷卻。潤(rùn)滑方面一般采用封閉油浸式，通過(guò)這兩種手段可以確保機(jī)床主軸高速運(yùn)行時(shí)的精度。
二、刀具方面的因素
刀具是直接作用于工件上的部件，它的優(yōu)劣直接關(guān)系立式加工中心高速切削的正常與否。除了幾何參數(shù)的選擇要合理之外，刀具的材質(zhì)是其關(guān)鍵的因素。一般來(lái)說(shuō)，適合工件高速切削的刀具材料要具備以下幾點(diǎn)：
一是所使用的刀具要具有較高的耐磨性，只有這樣才能保證刀具在高速切削中，不易形成鋸齒形和厚度變化的斷續(xù)切削，有效防止刀具的動(dòng)平衡性破壞，而導(dǎo)致刀具加速磨損。
二是要有較高的硬度和韌性，同時(shí)滿足這兩條才能承受刀具高速回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，不發(fā)生崩刃和斷裂現(xiàn)象。
三、加工工藝方面的因素
我們知道，立式加工中心是通過(guò)執(zhí)行工件的加工工程來(lái)完成其加工任務(wù)的。數(shù)控加工程序編制的優(yōu)劣直接影響高速切削時(shí)工件最終的加工精度和加工效率。而加工程序編制的關(guān)鍵是工件工藝處理的選擇。切削工藝主要包括適合高速切削的工藝路線、下刀方式、走刀路線、優(yōu)化的高速加工參數(shù)以及充分冷卻潤(rùn)滑的方式等。
高速切削的刀具軌跡原則上多采用分層環(huán)切加工，一般使用斜線軌跡進(jìn)刀方式，直接垂直向下進(jìn)刀極易出現(xiàn)崩刃等現(xiàn)象，因此不宜采用；斜線軌跡進(jìn)刀方式的銑削力是逐漸增大的，因此對(duì)刀具和立式加工中心主軸的沖擊比垂直下刀小，可明顯減少下刀崩刃的現(xiàn)象。
