高速加工技术及其在模具制造中的应用
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- 发布时间:2017-03-10
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高速加工技术及其在模具制造中的应用1 引言
20世纪30年代,德国科学家Salomon通过对不同材料进行切削试验,发现了-个有趣的现象:随
着切削速度的增加,切削温度随之增加,单位切削力也随之增加,而当切削速度增加到-定临界值时,如
再增加,切削温度和切削力反而急剧下降。由此,提出了高速加工的概念,所谓高速加工就是指切削速度
高于临界速度的切削加工。对不同的切削材料和不同的切削方式来说,高速切削定义的切削速度的范围也
不同,对于铣削铝、镁合金,切削速度大于1000m/min可称为高速加工,而对于加工铸铁或钢,
切削速度大于305m/min就可以称为高速加工了。随着技术的发展,高速加工的概念也在不断变化,
-般而言,高速铣削除了具有高的切削速度和主轴转速外,还应具有高的进给速度。如-般精铣加工可达
到5000~15000mm/min快速进给可达到20000~60000mm/min。
与常规切削加工相比,高速加工有如下-些优点,①由于采用高的切削速度和高的进给速度,高速加
工能在单位时间内切除更多的金属材料,因而切削效率高;②在高速加工的时候,可以采用较少的步距,
达到提高零件表面质量的目的,采用高速加工技术,可以使得零件表面达到磨削的效果;③由于高速加工
时切削力大大降低、大部分切削热被切屑带走,因而工件的变形大大减少;④高的切削速度意味着高的主
轴转速,机床运转激励的振动频率能大大高于工艺系统的固有频率,因而使机床和工艺系统的振动小,工
作平稳,这也有利于提高被加工零件的精度和表面质量;⑤由于高速加工时,切削温度较低,单位切削力
较小,因而刀具的耐用度能得到提高。
由于这些优点,所以高速加工首先在航空航天制造领域得到应用。高速加工给航空航天带来的影响有:
①传统非常难以加工薄壁零件、柔性材料零件的加工,可以利用高速加工的切削力孝切削温度低的优点,
利用高速加工技术进行加工;②高速加工的切削力孝切削效率高,可以采用长径比很大的刀具进行加工,
因而传统的必须设计为组合件的-些零件可以设计为整体件了。如蜂窝零件、飞机的整体框梁等。由于当
时高速加工属于尖端的加工技术,并且主要应用于航空航天等国防制造领域,因而发达国家对高速加工机
床的出口实行管制政策。随着技术的进步,高速加工技术不断成熟,高速加工机床的成本也不断下降,使
得高速加工技术已具有向民用制造业转移的可能性,高速加工技术在模具制造行业有广阔的应用前景。根
据高速加工技术的特点,高速加工技术应用于模具制造业中主要有如下-些优点:①减少加工工序,粗加
工后,直接精加工,不需要半精加工;②表面质量提高,减少或不需要打磨;③精度提高,减少试模工作
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