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立式加工中心高速切削必備的因素條件
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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)雜的曲面工件和多工序加工工件已經(jīng)司空見慣，并且其精細(xì)化加工要求也原來越高。對其最終加工精度的要求動輒都在0.01mm以內(nèi)或許甚至更高。這類工件通過傳統(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)備是通過手工操控，根本無法進(jìn)行高精度的曲線走位因而也就無法加工；對于多工序工件的加工，只能說是勉強(qiáng)勝任。不過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，需要在幾臺甚至十幾臺不同的加工機(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，而且還配置有刀庫及自動換刀裝置，通過這些先進(jìn)功能部件的控制，可以實(shí)現(xiàn)高度自動化和復(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。筆者就多年從事一線加工的經(jīng)驗(yàn)，簡單介紹一下，影響立式加工中心工件高速切削的幾個(gè)重要因素條件，希望能帶給大家一點(diǎn)啟示。
對高度復(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)備除了因配置有刀庫及自動換刀裝置，使得機(jī)床可以進(jìn)行工件各加工刀具的自動更換以外，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)到了幾萬轉(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，高速切削不同于普通切削，對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，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
我們所說的工件高速切削是指在保證工件加工精度的前提下完成的高效率加工。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。前面我們說過，立式加工中心具有這種高速加工的特點(diǎn)。總體上來說，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、較為靈活的潤滑及冷卻方式
機(jī)床主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)勢必會產(chǎn)生大量的高溫，為了不使高溫對主軸系統(tǒng)造成變形，潤滑和冷卻就是非常重要的一環(huán)，一般情況下對于長期運(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。潤滑方面一般采用封閉油浸式，通過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)的選擇要合理以外，刀具的材質(zhì)是其關(guān)鍵的因素。一般來說，適合工件高速切削的刀具材料要具備一下幾點(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)切屑，有效防止刀具的動平衡性破壞，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，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執(zhí)行工件的加工程序來完成其加工任務(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。
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