有关高速铣削加工工艺技巧探析

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1、有关高速铣削加工工艺技巧探析　　【摘要】高速铣削应用要求的不仅是机床的速度，而且还在于使用的工艺。这个工艺与传统切削要求有显著区别，高速铣削涉及到CNC机床、刀柄刀具、冷却系统及CAM数控编程等诸多因素。这个工艺甚至涉及到更综合更全面地了解机床在不同速度下的行为特征。下面从刀具技术、机床技术、数控系统性能和加工工艺等几个方面分析高速加工与普通加工的异同。【关键词】高速铣削；加工；工艺高速铣削不能按照任何特定的速度值来定义，获得很高数值的转速或线速度不是它本身的目标。与之相反，高速铣削描述了使用速度的方法。在高速铣削加工里，速度是一种催化剂。当高速主轴和高进给下的精确定位有

2、机结合时，高速切削开始显现出实用价值。在模具加工里，高速切削让使用小直径刀具和小切深成为现实，所以槽和复杂细节的加工可通过铣削来代替EDM。此外，高速切削加工获得的光洁表面使得取消手工抛光成为可能。1.刀具技术6高速加工用的刀具必须与工件材料的化学亲和力小，具有优良的力学性能，化学稳定性和热稳定性，良好的抗冲击和热疲劳特性。普通加工的刀具夹紧技术也不再符合高速加工，FIDIA机床采用HSK刀柄。刀柄锥部和端面同时与主轴内锥孔和端面接触双定位，且此类刀柄采用的是内涨式夹紧技术，保障了主轴高速运转的安全性。高速切削主轴面向高速，同时高扭矩主轴的发展对刀柄提出高的要求，而普遍采

3、用的普通ISO或BT刀柄已经无法满足使用要求。在这方面，必须考虑以下因素：最小的动不平衡量、最小的径向偏差、高钢性、高精度、传递高扭矩、换刀时的高重复精度、高转速下的安全性。原则上，这些要求必须通过主轴和刀柄之间的连接方式来满足。不过这两个接口都已经有了新的连接方式，最大限度地满足了规定的要求。2.各种材料的高速切削技术高速切削不同材料时，其所用的切削工具、工艺方法以及切削参数均有很大不同，而且和在普通切削速度加工时的情况也有很大不同，掌握正确的高速切削工艺方法，是高速切削应用技术中的一个重要环节。2.1高速切削铝合金技术6铝材料零件的高速加工，在20世纪80年代就已经在

4、工业中广泛应用，经过适当冷处理的铝合金材料，强度可高达540Mpa，它的相对密度很轻，是飞机和各种航天器零部件的主要材料，也是机器和仪表零部件的常用金属。近年来铝合金在汽车和其它动力机械中的应用也逐渐增多。加工轻合金的优势主要在：切削力和切削功率小，大约比切削钢件小70%；切削短、不卷曲，因而在高速加工中易于实现大量切屑的排屑自动化，刀具磨损小，用硬质合金、多晶金刚石等刀具在很高的转速下切削铝合金材料，可以达到很高的刀具寿命；加工表面质量高，仅采用少量的切削液、在近乎干切的情况下不用再经过任何加工或手工研磨，零件即可得到很高的表面质量；可采用很高的切削速度进行加工，切削速

5、度可高达1000-20000/min，高速加工95%以上切削热被切屑迅速带走，工件可保持室温状态，热变形小，保证了加工的高精度。如瑞士米克朗的高速铣HSM400在2003年北京国际机床展上加工的一个薄壁铝件，厚度为0.1mm，高度为25mm，进刀速度高达20000/min，而且保证了良好的尺寸精度和几何精度。2.2高速铣削钢技术近年来，高速加工开始用于钢的精加工，特别是加工形状复杂的零件，高速切削可以大大提高生产率，高速铣削钢和铝合金有所不同，主要问题是刀具的磨损，优化切削参数的目的不仅仅为了提高金属切除率，而且更注重于降低切削力，提高工件表面质量、尺寸精度和形状精度以及

6、减少刀具磨损。2.3钢材的高速铣削技术6高速铣削钢材时，刀具要用更锋利切削刃和较大的后角，这样可以减少切削时的刀具磨损提高刀具的使用寿命，刀具参数也应当随着进给速度的变化而变化。当进给速度增加时，刀具的后角要减小；进给速度对刀具的前角的影响相对比较小。按照常规的切削规律，刀具的正前角能够减小切削力，并减小月牙洼磨损。但在高速下，正前角并不比零度前角更多地降低切削力，负前角虽然能使刀具片有更高的切削稳定性，但是增大了刀具切削力和月牙洼磨损。在高速铣削时，轴向进给量对刀具磨损的影响比较小，而径向进给量的影响则较大。刀具寿命随切削面的增加而降低。轴向进给切削和径向进给切削二者之

7、间是相互关联的。在以径向进给进行时，常常会因为高速产生的高温超过刀具材料的红硬性而造成刀具失效。在径向进给比较慢时，刀具的非接触区时间比接触区时间长，短时间的发热可以由比较长时间地冷却来弥补。因此，从整体上来看，径向进给速度应稍慢一些，建议进给量只值等于刀具直径的5%-10%。2.4高速切削难加工材料技术一般来讲，合金材料包括特殊合金钢、钛、镍合金。这些材料由于强度大、硬度高、耐冲击，大多用于航空、航天制造和动力部门，但加工中这些材料容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重，属于难加工材料。6在加工这些材料的过程中，导致刀片失效的典