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如何提高數(shù)控立車(chē)切削效率?

作者:超級(jí)管理員  來(lái)源:來(lái)源:眾友重工  發(fā)布時(shí)間:2021-12-26 11:04:21  瀏覽:0

1.國(guó)內(nèi)外數(shù)控立車(chē)切削水平的差異

目前先進(jìn)國(guó)家的車(chē)削和銑削的切削速度已達(dá)到5000~8000m/min以上;機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min(有的高達(dá)10萬(wàn)r/min)以上。例如:在銑削平面時(shí),國(guó)外的切削速度一般大于1000~2000m/min,而國(guó)內(nèi)只相當(dāng)于國(guó)外的1/12~1/15,即國(guó)內(nèi)干12~15個(gè)小時(shí)的活相當(dāng)于國(guó)外干1個(gè)小時(shí)。據(jù)調(diào)查,許多數(shù)控立車(chē)的實(shí)際切削時(shí)間不到工作時(shí)間的55%。因此,如何提高加工效率,降低廢品率成了眾多企業(yè)共同探討的問(wèn)題。對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)控?cái)?shù)控立車(chē)切削效率部分調(diào)查發(fā)現(xiàn),普遍存在如刀具精度低、刀片跳動(dòng)量大、加工光潔度低、工藝設(shè)備不配套等諸多問(wèn)題。

2.提高切削效率的途徑

(1)合理選擇切削用量

當(dāng)前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力,成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。

實(shí)踐證明,當(dāng)切削速度提高10倍,進(jìn)給速度提高20倍,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削數(shù)控立車(chē)“禁區(qū)”后,切削機(jī)理發(fā)生了根本的變化。其結(jié)果是:?jiǎn)挝还β实慕饘偾谐侍岣吡?0%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削壽命提高了70%,大幅度降低了留在工件上的切削熱,切削振動(dòng)幾乎消失;切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍。根據(jù)目前機(jī)床的情況來(lái)看,要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具的高速加工能力,需采用高速加工,增大單位時(shí)間材料被切除的體積(材料切除率Q)。

在選擇合理切削用量的同時(shí),盡量選擇密齒刀(在刀具每英寸直徑上的刀齒數(shù)≥3),增加每齒進(jìn)給量,提高生產(chǎn)率及刀具壽命。有關(guān)試驗(yàn)研究表明:當(dāng)線(xiàn)速度為165m/min,每齒進(jìn)給為0.04mm時(shí),進(jìn)給速度為341m/min,刀具壽命為30件。如果將切削速度提高到350m/min,每齒進(jìn)給為0.18mm,進(jìn)給速度則達(dá)到2785m/min,是原來(lái)加工效率的817%,而刀具壽命增加到了117件。

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(2)選擇性能好的刀具材料

在數(shù)控機(jī)床切削加工中,金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。

目前國(guó)內(nèi)外性能好的刀具材料主要有:金屬陶瓷、硬質(zhì)合金涂層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石(PCD)和立方氮化硼(CBN)刀具等。它們各具特點(diǎn),適應(yīng)的工件材料和切削速度范圍各不相同。CBN適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等,如加工高硬鋼件(50~67HRC)和冷硬鑄鐵時(shí)主要選用陶瓷刀具和CBN刀具,其中加工硬度60~65HRC以下的工件可用陶瓷刀具,而65HRC以上的工件則用CBN刀具進(jìn)行切削;PCD適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等,加工鋁合金件時(shí),主要采用PCD和金剛石膜涂層刀具;碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具;硬質(zhì)合金涂層刀具(如涂層TiN、TiC、TiCN、TiAIN等)雖然硬度較高,適于加工的工件范圍廣,但其抗氧化溫度小型數(shù)控立車(chē)廠(chǎng)家一般不高,所以切削速度的提高也受到限制,一般可在400~500m/min范圍內(nèi)加工鋼鐵件,而Al2O3涂層的高溫硬度高,在高速范圍內(nèi)加工時(shí),其耐磨性較TiC、TiN涂層都好。

此外,刀具切削部分的幾何參數(shù)對(duì)切削效率的高低和加工質(zhì)量有很大影響,高速切削時(shí)的刀具前角一般比普通切削時(shí)小10°,后角大5°~8°。為防止刀尖處的熱磨損,主、副切削刃連接處應(yīng)采用修圓刀尖或倒角刀尖,以增大局部刀尖角,增大刀尖附近切削刃的長(zhǎng)度和刀具材料體積,以提高刀具剛性和減少刀具破損率。

(3)加快涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)

刀具涂層技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái),對(duì)刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用,涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志,在刀具中所占比例已超過(guò)50%。在21世紀(jì)初,涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加,有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù),使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用(包括精密復(fù)雜刀具和成形刀具),這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外,納米級(jí)超薄超多層和新型涂層材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用的速度將加快,涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。

(4)選擇高精度刀片

刀片精度低,跳動(dòng)量太大,面銑刀加工的平面光潔度將降低,甚至出現(xiàn)溝狀。高精度數(shù)控機(jī)床上刀片的跳動(dòng)量應(yīng)控制在2~5μm。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,相應(yīng)出現(xiàn)刀片的表面改性涂層處理(基體為高速鋼、WCo類(lèi)硬質(zhì)合金、Ti基類(lèi)金屬陶瓷),很大程度上提高了刀片精度。與此同時(shí),出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu),如用于車(chē)削的高效刮光刀片、形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片、球頭立銑刀刀片、防甩飛的高速銑刀刀片等。可轉(zhuǎn)位刀片進(jìn)入了材料、涂層、槽型綜合開(kāi)發(fā)的新階段,可根據(jù)加工材料和加工工序合理組合材料、涂層、槽型的功能,開(kāi)發(fā)出具有最佳加工效果的刀片,以滿(mǎn)足高速、高壽命切削加工生產(chǎn)技術(shù)的不同要求。

(5)提高加工表面質(zhì)量

在保持相同的切削效率(即相同Q值)下,提高切削速度可改善切屑形數(shù)控立車(chē)價(jià)格成過(guò)程和增加切削阻尼,抑制顫振,相應(yīng)地減少每個(gè)刀齒的進(jìn)給量能降低切削表面軌跡形成的殘留高度,改善表面粗糙度,從而有利于精密零件和模具的加工。