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      高速切削加工技術對數控機床都有哪些要求 - 高性能臥式加工中心 臥式鏜銑床 數控龍門加工中心

      發布日期:2019-02-20 作者: 點擊:

      高速切削技術是切削加工技術的主要發展方向之一,它隨著CNC技術、微電子技術、新材料和新結構等基礎技術的發展而邁上更高的臺階。然而,高速切削技術自身也存在著一些急待解決的問題,如高硬度材料的切削機理、刀具在載荷變化過程中的破損、建立高速切削數據庫、開發適用于高速切削加工狀態的監控技術和綠色制造技術等。高速切削所用的CNC機床、刀具和CAD/CAM軟件等,技術含量高,價格昂貴,使得高速切削投資很大,這在一定程度上制約了高速切削技術的推廣應用。


      高速切削的高效應用要求機床系統中的部件都必須先進,主要表現在以下幾個方面:


      (1)機床結構的剛性

      要求提供高速進給的驅動器(快進速度約40m/min,3D輪廓加工速度為10m/min),能夠提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和減速度。

      (2)主軸和刀柄的剛性

      要求滿足10000r/min到50000r/min的轉速,通過主軸壓縮空氣或冷卻系統控制刀柄和主軸間的軸向間隙不大于0.0002英寸。

      (3)控制單元

      要求32或64位并行處理器,具有高的數據傳輸率,能夠自動加減速。

      (4)可靠性與加工工藝


      能夠提高機床的利用率(6000h/y)和無人操作的可靠性,工藝模型有助于對切削條件和刀具壽命之間關系的理解。


      與傳統普通數控機床相比,其機床結構、加工速度和性能表現更加優秀,如德國的DMC85高速加工中心,采用直線電機和電主軸,其主軸轉速達到30000r/min,進給速度達到120m/min,加速度超過1g(重力加速度)。高速機床要求高性能的主軸單元和冷卻系統、高剛性的機床結構、安全裝置和監控系統以及優良的靜動力特性等,具有技術含量高、機床制造難度大等特點。國內的高速機床,其性能與國外相比還存在一定的差距。


      高速切削加工技術對數控編程系統要求:

      高速銑削加工對數控編程系統的要求越來越高,價格昂貴的高速加工設備對軟件提出了更高的安全性和有效性要求。高速切削有著比傳統切削特殊的工藝要求,除了要有高速切削機床和高速切削刀具外,具有合適的CAM編程軟件也是至關重要的。數控加工的數控指令包含了所有的工藝過程,一個優秀的高速加工CAM編程系統應具有很高的計算速度、較強的插補功能、全程自動過切檢查及處理能力、自動刀柄與夾具干涉檢查、進給率優化處理功能、待加工軌跡監控功能、刀具軌跡編輯優化功能和加工殘余分析功能等。高速切削編程首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次,要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩,這會直接影響加工質量和機床主軸等零件的壽命;Z后,要盡量使刀具載荷均勻,這會直接影響刀具的壽命。


      (1)CAM系統應具有很高的計算編程速度

      高速加工中采用非常小的切給量與切深,故高速加工的NC程序比對傳統數控加工程序要大得多,因而要求計算速度要快,要方便節約刀具軌跡編輯,優化編程的時間。


      (2)全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查能力

      高速加工以傳統加工近10倍的切削速度進行加工,一旦發生過切對機床、產品和刀具將產生災難性的后果,所以要求其CAM系統必須具有全程自動防過切處理的能力。高速加工的重要特征之一就是能夠使用較小直徑的刀具,加工模具的細節結構。系統能夠自動提示Z短夾持刀具長度,并自動進行刀具干涉檢查。


      (3)豐富的高速切削刀具軌跡策略

      高速加工對加工工藝走刀方式比傳統方式機能有著特殊要求,因而要求CAM系統能夠滿足這些特定的工藝要求。為了能夠確保Z大的切削效率,又保證在高速切削時加工的安全性,CAM系統應能根據加工瞬時余量的大小,自動對進給率進行優化處理,以確保高速加工刀具受力狀態的平穩性,提高刀具的使用壽命。


      CAM軟件在生成刀具軌跡方面應具備以下功能:

      1、應避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化,以免因局部過切而造成刀具或設備的損壞。


      2、應保持刀具軌跡的平穩,避免突然加速或減速。


      3、下刀或行間過度部分Z好采用斜式下刀或圓弧下刀,避免垂直下刀直接接近工件材料;行切的端點采用圓弧連接,避免直線連接。


      4、殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段,一般應采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工,避免用小刀一次加工完成,還應避免全力寬切削。


      5、刀具軌跡編輯優化功能非常重要,避免多余空刀,可通過對刀具軌跡的鏡像、復制、旋轉等操作,避免重復計算。


      6、刀具軌跡裁剪修復功能也很重要,可通過精確裁剪減少空刀,提高效率,也可用于零件局部變化時的編程,此時只需修改變化的部分,無須對整個模型重編。


      7、可提供優秀的可視化仿真加工模擬與過切檢查。


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