影响立式加工中心高速切削的因素

谷先生 · 发表于 2016-11-9 17:10:54

本帖最后由谷先生于 2016-11-10 11:16 编辑

影响立式加工中心高速切削的因素
随着加工制作业的持续发展，一些高度复杂的曲面工件和多工序加工工件已经司空见惯，并且其精细化加工要求也原来越高。对其最终加工精度的要求和表面质量动辄都在0.01mm甚至更高。这类工件通过传统加工机床进行加工很难很好的完成。特别是复杂曲面工件，因传统加工设备是通过手工操控，根本无法进行高精度的曲线走位因而也就无法加工；对于多工序工件的加工，只能说是勉强胜任。不过加工效率是很低下的。

我们知道，多工序工件在普通加工设备上进行传统加工，需要在几台甚至十几台不同的加工机床上流转进行，多次装夹找正和等待加工将耗费大量的非加工时间，因而加工效率很难提升。为了打破这种加工局限，立式加工中心得到批量应用也就不足为奇了。原因在于这种加工机床不仅是由CNC数控系统控制，而且还配置有刀库及自动换刀装置，通过这些先进功能部件的控制，可以实现高度自动化和复合集中加工的能力。因而是高度复杂工件和多工序加工工件进行高精、高效加工的主力生产设备。笔者就多年从事一线加工的经验，简单介绍一下，影响立式加工中心工件高速切削的几个重要方面，希望能带给大家一点启示。

对高度复杂曲面和多工序工件进行高效率的精细化加工，是立式加工中心最为主要的加工特性。这种加工设备除了因配置有刀库及自动换刀装置，使得机床可以进行工件各加工刀具的自动更换以外，还具有高速加工的特点。其主轴转速一般都在8000转每分钟有些机型甚至达到了几万转，进给系统的快移速度更是达到了24米每分钟以上。这些优秀的机床属性为工件进行高速切削奠定了基础。不过，高速切削不同于普通切削，对工件最终的加工精度和表面质量影响因素很多。归纳起来主要有机床方面的因素、刀具因素、工艺系统方面的因素、加工工艺因素及工件自身因素等几个重要方面，我们着重看一下几个较为典型的因素。

一、机床方面的因素

我们所说的工件高速切削是指在保证工件加工精度的前提下完成的高效率加工。当然，机床具有高速切削性能是实现工件高速切削的必要条件。前面我们说过，立式加工中心具有这种高速加工的特点。

总体上来说，实现这种加工形式机床方面需要具有下面几个：

1、具有较高转速的主轴及进给系统
立式加工中心最为核心的部件是主轴和进给系统，主轴系统的回转精度和回转速度是保证工件高速切削的关键，这就要求所配置的主轴系统要结构紧凑、重量轻、刚性强、惯性极小以及相应特性好等几个关键指标。

进给系统方面也和主轴的要求一样在保证高速进给的同时，还要保证机床的定位精度和重复定位精度要达到机床设定的参数要求。

2、较为灵活的润滑及冷却方式

机床主轴高速运转势必会产生大量的高温，为了不使高温对主轴系统造成变形，润滑和冷却就是非常重要的一环，一般情况下对于长期运行在高转速状态的立式加工中心主轴我们一般采用加装油冷机的方式进行冷却。润滑方面一般采用封闭油浸式，通过这两种手段可以确保机床主轴高速运行时的精度。

二、刀具方面的因素

刀具是直接作用于工件上的部件，它的优劣直接关系立式加工中心高速切削的正常与否。除了几何参数的选择要合理以外，刀具的材质是其关键的因素。

一般来说，适合工件高速切削的刀具材料要具备一下几点：

一是所使用的刀具要具有较高的耐磨性，只有这样才能保证刀具在高速切削中，不易形成锯齿形和厚度变化的断续切屑，有效防止刀具的动平衡性破坏，而导致刀具加速磨损。

二是要有较高的硬度和韧性，同时满足这两条才能承受刀具高速回转所产生的冲击和振动，不发生崩刃和断裂现象。

三、加工工艺方面的因素

我们知道，立式加工中心是通过执行工件的加工程序来完成其加工任务的。数控加工程序编制的优劣直接影响高速切削时工件最终的加工精度和加工效率。而加工程序编制的关键是工件工艺处理的选择。切削工艺主要包括适合高速切削的工艺路线、下刀方式、走刀路线、优化的高速加工参数以及充分冷却润滑的方式等。

高速切削的刀具轨迹原则上多采用分层环切加工，一般使用斜线轨迹进刀方式，直接垂直向下进刀极易出现崩刃等现象，因此不宜采用；斜线轨迹进刀方式的铣削力是逐渐增大的，因此对刀具和立式加工中心主轴的冲击比垂直下刀小，可明显减少下刀崩刃的现象。