一、前言
DX@}!6|T 數控高速切削制造技術促進了機械冷加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，革新了產品設計概念，如通過采用整體件加工取代零部件的分項制造裝配，提高了加工效率和產品質量，縮短了產品制造周期。高速切削加速了汽車、模具、航空、航天、光學、精密機械等產品的更新換代，加速了制造技術與裝備的升級，推動了企業(yè)技術進步。但目前國內存在相當一部分高速機床因各方面的原因并沒有達到理想的效果，如刀具配置跟不上而低速使用，高速電主軸因長期受重載荷或使用不當造成壽命低下，企業(yè)高速切削工藝參數庫及CAD\CAM高速編程軟件包造成高速切削應用不是很好，高速切削工藝流程與傳統(tǒng)的工藝流程沒有有機結合，沒有充分發(fā)揮高速切削加工變形小、加工效率高、定位裝夾少的優(yōu)勢。
tV`&- H S<oQ}+4[~ 高速銑削機床的特點，采用主軸運動結構實現載荷的平穩(wěn)，減小工作臺由于運動的慣性，尤其是當工作臺承載較大時，工作臺本身和工件的運動載荷對高速切削極容易引起沖擊，機床結構的新穎性對高速切削有著重要的影響，傳統(tǒng)機床依靠工作臺移動實現機床的XY方向的移動不是很適合高速切削。高速機床有瑞士Mikron公司VCP710、美國Cincinnati公司HyperMach五軸加工中心、日本Mazak公司SMM－2500UHS、德國Roders公司RFM1000、意大利FIDIA公司KR214六坐標加工中心、FIDIA公司D218五坐標加工中心等。
a -PGW2G c4|so= 一般情況下，高速切削其切削速度比常規(guī)速度高出5～10倍，其材料的去除率是常規(guī)切削的3～5倍以上。對于鋁合金銑削可達到1100m/min以上，鑄鐵可到700m/min，鋼材可到380m/min以上，鉆削200～1200m/min，磨削150～360m/min。采用FIDIA KR214五坐標高速銑削加工中心機床及機床驗收標準試切產品。
&'O?es|Lb 0|C[-ppr 二、高速銑削刀具刀柄
lO 2k < :kp0E iJ 1.高速銑削刀柄
5-'vB Y ><(? 由于高速切削時，主軸、刀柄及刀具在高速旋轉情況下，較小的偏心就會產生較大的離心力，由振動引起產品的質量、降低主軸和刀具的使用壽命。常規(guī)的刀具刀柄系統(tǒng)難以滿足高速切削時的切削剛度和精度要求�，F階段比較流行常用的高速刀柄系統(tǒng)主要有德國的HSK刀柄、美國KM刀柄、日本NC5刀柄。HSK刀柄及KM刀柄均為1:10的錐度，采用主軸錐孔和刀柄端面過定位的方式，實現刀具的定位夾緊，其重復定位精度在傳統(tǒng)7:24的錐度刀柄±2.5μm提高到±1μm，采用這種刀柄系統(tǒng)可以提高主軸剛度、由于其契形效果好，能提高刀具的抗扭能力，且轉速越高其鎖緊力越大。但這種刀柄價格較貴，一般為常規(guī)刀柄的1.5～2倍，其最低轉速小于KM刀柄。一般情況下，高速銑削時，刀具刀柄的不平衡力小于切削力時，不影響刀具的使用壽命和切削效率。
@hT;Bo2G] yiT{+;g^ 根據高速切削的動平衡規(guī)定，主軸轉速至少要達到8000 r/min以上。其進給速度至少大于20m/min。50柄轉速達到10000～20000 r/min，40柄以及HSK刀柄20000～40000 r/min，KM刀柄達到35000 r/min以上。由于高速銑削動平衡的要求，在配置高速銑削刀柄刀具時優(yōu)先配置經過動平衡測試的刀具系統(tǒng)，其次用戶可以自行采用動平衡機及調整系統(tǒng)進行動平衡調節(jié)，但其使用非常麻煩。美國Kennametal公司推出了一種通過調節(jié)主軸系統(tǒng)的自動平衡刀柄系統(tǒng)TABS刀柄，但目前應用還不廣泛。為有效發(fā)揮高速切削的加工效率，在配置高速刀具夾持刀柄系統(tǒng)時顯得非常重要，傳統(tǒng)的彈簧夾頭、螺釘連接刀柄已不能滿足高速銑削夾持精度高、結構對稱性好、傳遞扭矩大等要求，以下為作者總結的高速刀具及刀柄配置經驗。
{wu!6\:<?? eTZ`q_LfI1 第一、優(yōu)先配置熱脹式刀柄通過熱脹式加熱儀裝置進行加熱，通過熱脹冷縮的原理對刀具進行夾緊，其回轉精度、結構對稱性、動平衡性能均較液壓式刀柄好，在歐洲應用非常廣泛，尤其適合模具等行業(yè)產品的高速切削加工，該刀柄可達到40000r/min。其中熱脹式裝刀裝置以德國Thermal Grip為典型代表。
5Rs?CVVb +89o`u_l% 其次、液壓式刀柄是高精度、高性能的刀柄夾持柄，其回轉精度、結構對稱性和動平衡性能均較好，減振性好，可有效提高切削效率和刀具的使用壽命，液壓式刀柄以德國雄克公司的為典型代表，經過動平衡后轉速可達到25000r/min。
k+\7B}7F v M WC(m 第三、整體式刀柄，如日本Nikken公司刀柄、奧地利盤石的整體鋁合金銑削刀柄，其結構主要是刀體和刀柄為一體，在經過動平衡測試調整后，再安裝銑削刀片進行動平衡調節(jié)來滿足高速銑削加工的需要，整體式刀柄尤其適合模具的高速粗加工和鋁合金高速銑削。其轉速一般可以達到10000～30000r/min之間。
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