高速切削是一個相對概念缤苫,并且隨著時代的進(jìn)步而不斷變化豹绪。一般認(rèn)為高速切削或超高速切削的速度為普通切削加工的5~10倍挑势≌蚍溃可以從不同的角度對切削速度進(jìn)行劃分,如從加工工藝的角度看潮饱,高速切削加工范圍為:車削700~7000m/min来氧;銑削300~6000m/min;鉆削200~1100m/min香拉;磨削150~360m/min啦扬。也可以根據(jù)被加工材料來確定高速切削的范圍,如加工鋼材達(dá)到380m/min以上凫碌、鑄鐵700m/min以上扑毡、銅材1000m/min以上、鋁材1100m/min以上盛险。也可以根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速瞄摊、功率、錐孔大小颅婴、和平衡標(biāo)準(zhǔn)來劃分颈缆,如按主軸的Dn值劃分,高速主軸的Dn值一般為500000~2000000汗钳;對于加工中心梧货,可按主軸錐孔的大小來劃分:50號錐——10000~20000r/min;40號錐——20000~40000r/min磺瓤;30號錐——25000~40000r/min镐催;HSK錐——20000~40000r/min;KM錐——35000r/min以上唁返。而根據(jù)ISO—1940娇仙,高速主軸的轉(zhuǎn)速至少要超過8000r/min。1978年CIRP切削委員會將高速切削定為500~7500 m/min[1][2][3]辨迷。
研究表明:隨著切削速度的提高尾贮,切削力會降低15~30%以上,切削熱量大多被切屑帶走袁暗,加工表面質(zhì)量可提高1~2級怔巷,生產(chǎn)效率的提高,可降低制造成本20%~40%。所以高速切削意義不僅僅是得到較高的表面切削質(zhì)量[2]蛋哭。
國外對高速切削技術(shù)的研究比較早县习,可以追溯到20世紀(jì)60年代。目前已應(yīng)用于航空谆趾、航天躁愿、汽車、模具等多種工業(yè)中的鋼沪蓬、鑄鐵及其合金彤钟、鋁、鎂合金跷叉、超級合金(鎳基逸雹、鉻基、鐵基和鈦基合金)及碳素纖維增強塑料等復(fù)合材料的加工云挟,其中以加工鑄鐵和鋁合金最為普遍梆砸。加工鋼和鑄鐵及其合金可達(dá)到500~1500 m/min,加工鋁及其合金可達(dá)到3000~4000 m/min[3]园欣。
我國在高速切削領(lǐng)域方面的研究起步較晚版药,20世紀(jì)80年代才開始研究高速硬切削。刀具以高速鋼幔膝、硬質(zhì)合金為主寻僧,切削速度大多在100~200 m/min,高速鋼在40 m/min以內(nèi)噪境。切削水平和加工效率都比較低堪渠。近年來,雖然對高速切削技術(shù)已有比較深的認(rèn)識半泪,進(jìn)口的部分數(shù)控機(jī)床和加工中心中也能達(dá)到高速切削加工的要求陶握,但由于刀具等原因,高速切削技術(shù)應(yīng)用也較少效勺。目前主要在模具禁歧、汽車、航空嘉容、航天工業(yè)應(yīng)用高速切削技術(shù)稍多架独,一般采用進(jìn)口刀具,以加工鑄鐵和鋁合金為主[3]饿呢。
高速切削技術(shù)主要分為兩方面脖旱,一方面是高速切削刀具技術(shù),包括刀具材料介蛉、刀柄和刀夾系統(tǒng)萌庆、刀具動平衡技術(shù)溶褪、高速切削數(shù)據(jù)庫技術(shù)、檢測與監(jiān)控系統(tǒng)等践险;另一方面是高速數(shù)控機(jī)床技術(shù)猿妈,包括機(jī)床整機(jī)結(jié)構(gòu)的靜動熱態(tài)特性、電主軸巍虫、直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)彭则、數(shù)控與伺服系統(tǒng)的高速及高加速度性能、軸承潤滑系統(tǒng)占遥、刀具冷卻系統(tǒng)等贰剥。本文重點談?wù)劯咚偾邢骷夹g(shù)中的刀柄結(jié)構(gòu)。
2筷频、典型的刀柄結(jié)構(gòu)及其特性
一般切削最常用的是BT刀柄,而高速切削用得比較多的是HSK刀柄前痘。
BT刀柄的錐度為7:24涯馆,轉(zhuǎn)速在10,000r/min左右時,刀柄-主軸系統(tǒng)還不會出現(xiàn)明顯的變形崎爽,但當(dāng)主軸從10,000 r/min升高到40,000 r/min時俺埋,由于離心力的作用,主軸系統(tǒng)的端部將出現(xiàn)較大變形摹撰,其徑跳由0.2 m左右增加到2.8 m左右俄脂。刀柄與主軸錐孔間將出現(xiàn)明顯的間隙,嚴(yán)重影響刀具的切削特性行翘,因此BT刀柄一般不能用于高速切削[3]相吭。
HSK刀柄錐的結(jié)構(gòu)形式與常用的BT刀柄不同,它是一種新型的高速錐型刀柄领末,采用錐面與端面雙重定位的方式郊拄,在足夠大的拉緊力作用下,HSK 1:10空心工具錐柄和主軸1:10錐孔之間在整個錐面和支承平面上產(chǎn)生摩擦痘涧,提供封閉結(jié)構(gòu)的徑向定位楚陶。
平面夾緊定位防止刀柄的軸向竄動。HSK短錐柄部長度短(約為標(biāo)準(zhǔn)BT錐柄長度的1/2)纤壁、重量輕左刽,因此換刀時間短。在整個速度范圍內(nèi)酌媒,HSK錐柄比BT(7:24)具有更大的動欠痴、靜徑向剛度和良好的切削性能。分為A秒咨、B斋否、C梨水、D、E茵臭、F型疫诽。
國內(nèi)采用DIN6989b-1中的A型和C型標(biāo)準(zhǔn),如HSK50A旦委、HSK63A奇徒、HSK100A等。HSK50和HSK63刀柄的主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)25,000 r/min缨硝,HSK100刀柄可達(dá)12,000r/min摩钙,精密平衡后的HSK刀柄可達(dá)40,000r/min。隨著轉(zhuǎn)速增加谎拴,徑向剛度將有所降低荚谢。
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