隨著制造技術(shù)的發(fā)展威卑，切削加工工藝已進(jìn)入了以發(fā)展高速狱意、高精度切削式散、開發(fā)新的切削工藝和加工方法植袍、提供成套技術(shù)為特征的發(fā)展新階段惧眠。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的重要趨勢(shì)于个，高速切削逐漸取代電火花精加工模具氛魁，在國(guó)外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，可以明顯提高效率厅篓。與此同時(shí)秀存，因加工的模具多改用預(yù)硬鋼并要求一步到位而不用手工拋光或電火花加工，銑削的加工精度便直接影響整體加工時(shí)間羽氮。

　　高精度銑削的一般加工精度為l0μm或链，有的還可更高，又可分為三個(gè)檔次：普通級(jí)為5μm舀美，高精密級(jí)從3～5μm至1～1.5μm嚎衡，超精密級(jí)可達(dá)0.0lμm。

　　高速高精度切削不僅影響工藝本身玉桅，而且也對(duì)刀具漓荞、夾具和機(jī)床提出高要求，以下將詳述有關(guān)的影響和要求非淹。

　　對(duì)工件的要求

　　工件鋼材在煉制過程中多少會(huì)摻有雜質(zhì)箭基，這些雜質(zhì)會(huì)造成切削過程的振刀現(xiàn)象使刀刃崩損。熱處理淬火過程亦會(huì)造成硬度不均勻周讯，如是粗加工后淬火加硬再進(jìn)行精加工芭甚，工件尺寸和幾何形狀的變形對(duì)后期精加工精度有很大影響。工件須要有穩(wěn)定和低震動(dòng)安裝奔沐，避免因震動(dòng)使刀具磨損影響精度少煮。

　　對(duì)刀具的要求

　　由于高速切削加工時(shí)有較大離心力和受振動(dòng)等的影響蜕逾，要求刀具具有很高的幾何精度和裝夾重復(fù)定位精度，以及很高的剛度和高速動(dòng)平衡的安全可靠性竿丙。傳統(tǒng)的7:24錐度刀柄系統(tǒng)在進(jìn)行高速切削時(shí)表現(xiàn)出明顯的剛性不足挑庶、重復(fù)定位精度不高、軸向尺寸不穩(wěn)定等缺陷软能，主軸的膨脹引起刀具及夾緊機(jī)構(gòu)質(zhì)心的偏離而出現(xiàn)動(dòng)不平衡迎捺，這種7:24錐度刀柄不適合高速切削使用。目前高速切削應(yīng)用較多的是雙面接觸空心短錐刀柄HSK或BIG-PLUS雙面接觸高速刀柄查排。

　　國(guó)外現(xiàn)今刀具的夾緊最新趨勢(shì)是采用冷縮式夾緊結(jié)構(gòu)（或稱熱裝式）凳枝，裝夾時(shí)利用感應(yīng)或熱風(fēng)加熱使刀桿孔膨脹，取出舊刀具跋核，裝入新刀具岖瑰，然后采用風(fēng)冷使刀具冷卻到室溫，利用刀桿孔與刀具外徑的過盈配合夾緊砂代。這種結(jié)構(gòu)刀具的徑向跳動(dòng)在4μm蹋订，剛性高，動(dòng)平衡性好刻伊，夾緊力大露戒，高轉(zhuǎn)速下仍能保持高可靠性，特別適用于更高轉(zhuǎn)速的高精度銑削加工娃圆。但是刀具可換性較差墩倔，一個(gè)刀柄只能安裝一種連接直徑的刀具，整個(gè)系統(tǒng)比較昂貴固脸。

　　刀具涂層技術(shù)是切削加工中重要的因素之一，它直接影響著加工效率俗齿、制造成本和產(chǎn)品的加工精度典患。刀具在高速加工過程中要承受高溫、高壓圆滓、摩擦猾灰、沖擊和振動(dòng)等載荷，高速切削刀具應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性存站，即具有良好的抗沖擊萌小、耐磨損和抗熱疲勞的特性。高速高精切削加工的刀具技術(shù)發(fā)展速度很快滚曾，應(yīng)用較多的如聚晶金剛石（PCD）狱心、立方氮化硼（CBN）、陶瓷刀具制依、涂層硬質(zhì)合金音诫、（碳）氮化鈦硬質(zhì)合金TIC（N）等惨奕。

　　刀具除了需要有良好的刀具材料、優(yōu)良的刀具涂層技術(shù)竭钝、合理的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和高同心度的刀刃精度質(zhì)量等因素外梨撞，還需特別注意其它因素對(duì)刀具耐用度的影響，以免直接影響加工精度香罐。

　　對(duì)切削工藝的要求

　　切削工藝主要包括：適合高速切削的加工走刀方式卧波、專門的CAD/CAM編程策略、優(yōu)化的高速加工參數(shù)庇茫、充分冷卻潤(rùn)滑并具有環(huán)保特性的冷卻方式等幽勒。

高速切削的加工方式原則上多采用分層環(huán)切加工，一般使用斜線軌跡進(jìn)刀方式港令，直接垂直向下進(jìn)刀極易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象啥容，因此不宜采用；斜線軌跡進(jìn)刀方式的銑削力是逐漸增大的顷霹，因此對(duì)刀具和主軸的沖擊比垂直下刀小咪惠，可明顯減少下刀崩刃的現(xiàn)象。螺旋式軌跡進(jìn)刀方式采用螺旋向下切入淋淀，最適合型腔高速加工的需要馁胁。

　　CAD/CAM編程原則上是盡可能保持恒定的刀具載荷，把進(jìn)給速率變化降到最低萍卑，使程序處理速度最大化六主。主要方法有：盡可能減少程序塊，提高程序處理速度爬韧；在程序段中可加入一些圓弧過渡段篱掌，盡可能減少速度的急劇變化；粗加工不是簡(jiǎn)單的去除材料奏喜，要注意保證本工序和后續(xù)工序加工余量均勻耿窍，盡可能減少銑削負(fù)荷的變化；多采用分層順銑方式效益；切入和切出盡量采用連續(xù)的螺旋和圓弧軌跡進(jìn)行切向進(jìn)刀较搔，以保證恒定的切削條件；充分利用數(shù)控系統(tǒng)提供的仿真驗(yàn)證功能缔道。零件在加工前必須經(jīng)過仿真屈淫、驗(yàn)證：(1)刀位數(shù)據(jù)的正確性、(2)刀具各部位是否與零件發(fā)生干涉享甸、(3)刀具與夾具附件是否發(fā)生碰撞截碴。確保產(chǎn)品質(zhì)量和操作安全。

　　高速銑削加工用量的確定主要考慮加工效率枪萄、加工表面質(zhì)量隐岛、刀具磨損以及加工成本猫妙。不同刀具加工不同工件材料時(shí)，加工用量會(huì)有很大差異聚凹，目前尚無(wú)完整的加工數(shù)據(jù)割坠。通常，隨著切削速度的提高妒牙，加工效率提高彼哼，刀具磨損加劇，除較高的每齒進(jìn)給量外湘今，加工表面粗糙度隨切削速度提高而降低敢朱。對(duì)于刀具壽命，每齒進(jìn)給量和軸向切深均存在最佳值摩瞎，而且最佳值的范圍相對(duì)較窄拴签。高速銑削參數(shù)一般的選擇原則是高的切削速度、中等的每齒進(jìn)給量fz磕糙、較小的軸向切深ap和適當(dāng)大的徑向切深ae劫陌。

　　對(duì)機(jī)床的要求

　　機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)晶睦、高穩(wěn)定主軸系統(tǒng)碱框、先進(jìn)熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)、先進(jìn)的數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)等對(duì)高精度切削有著重要影響爱茫。機(jī)床制造商大多采用全閉環(huán)位置伺服控制的小導(dǎo)程册灾、大尺寸、高質(zhì)量的滾珠絲杠或大導(dǎo)程多頭絲杠慰沸。隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展拷拗，先進(jìn)的直線電動(dòng)機(jī)已經(jīng)問世，并成功應(yīng)用于CNC機(jī)床栓堕。先進(jìn)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)使進(jìn)給系統(tǒng)加快了響應(yīng)速度于嚼，提高了伺服控制精度和機(jī)床加工的定位及重復(fù)定位精度。

　　現(xiàn)今裤爆，高速機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的速度和加速度的前饋控制(Feed Forward Control)、前瞻處理(Look-ahead)渺蒿、拐角預(yù)處理都能有效地保證模具復(fù)雜曲面高速加工的質(zhì)量和效率痢士。

　　部分機(jī)床還可在內(nèi)部進(jìn)行NURBS非均勻有理B樣條插補(bǔ)曲線處理，用戶可直接控制加工精度之誤差參數(shù)茂装，從而伺服系統(tǒng)能準(zhǔn)確地控制速度和加速度怠蹂，使加工精度有所保證。

　　機(jī)床本身的幾何誤差以及切削期間結(jié)構(gòu)受熱所產(chǎn)生的熱位移少态，是影響其加工精度的主要因素城侧，因此機(jī)床溫度穩(wěn)定性控制技術(shù)及熱位移補(bǔ)償技術(shù)在近年來逐漸受到重視易遣，由于熱會(huì)使所有機(jī)件的材質(zhì)膨脹，故所有會(huì)產(chǎn)生熱的行為皆是誤差產(chǎn)生的原因嫌佑。如：高速主軸之轉(zhuǎn)動(dòng)豆茫、各滑動(dòng)件、滾動(dòng)件之摩擦屋摇、伺服電動(dòng)機(jī)之消耗功揩魂、環(huán)境溫度場(chǎng)之變化等。

　　解決機(jī)床由于溫度分布不均勻所導(dǎo)致之熱誤差一般有三種方法：(1)控制熱流(heat flow)流向機(jī)床周圍環(huán)境炮温。(2)重新設(shè)計(jì)機(jī)床結(jié)構(gòu)火脉，使其對(duì)熱變形敏感度降低及控制變形情況。(3)對(duì)移動(dòng)件施以補(bǔ)償茸汇。補(bǔ)償前品糯，需先做到理論上之設(shè)計(jì)最佳化。一般相信居饵，若采用實(shí)時(shí)(real-time)熱誤差修正可有效地減少由于設(shè)計(jì)不良所導(dǎo)致之熱誤差蛔交。其中，機(jī)床熱彈現(xiàn)象(thermoplastic behavior)是決定熱變形修正準(zhǔn)確能力之重要因子之一法简。機(jī)械結(jié)構(gòu)件之熱變形在于機(jī)床溫度變化荡唾，傳統(tǒng)上常采用高體積流率之冷卻液，如對(duì)全機(jī)結(jié)構(gòu)件及絲杠運(yùn)用油使機(jī)件維持定溫蓝鹿，也是一種消除熱誤差之好方法矩允。

　　當(dāng)然，最省錢且效果最好之方法仍為實(shí)行熱誤差補(bǔ)償控制贰往，目前歐美日各國(guó)生產(chǎn)之高精密機(jī)床也有各自的熱誤差補(bǔ)償控制方法赵椰，如日本大隈（OKUMA）基于其二十年對(duì)熱變形處理的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)而提出的“熱親和概念”(Thermo Friendly Concept)。

　　“熱親和概念”(Thermo Friendly Concept)技術(shù)設(shè)計(jì)主要分為兩部分：

　　(1)TAS-S(ThermoActive-dimensionStabilizerforSpindle)熱位移補(bǔ)償——主軸

　　主軸采用簡(jiǎn)單熱變形的結(jié)構(gòu)伊厉，平均熱對(duì)稱冷卻潤(rùn)滑噴嘴及雙重冷卻油套姜钳，將熱變形抑制在最小程度，從而應(yīng)用正確的熱位移補(bǔ)償方式形耗，使能在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中保持熱變形在4μm以內(nèi)哥桥。

　　(2)TAS-C(ThermoActive-dimensionStabilizerforConstruction)熱位移補(bǔ)償——結(jié)構(gòu)

　　機(jī)床結(jié)構(gòu)使用熱量分布均勻及箱式組合構(gòu)造簡(jiǎn)化熱變形情況，機(jī)內(nèi)護(hù)罩用于減小冷卻液和加工時(shí)鐵屑溫度對(duì)機(jī)床的影響激涤，而分離的NC控制箱設(shè)計(jì)將電器零件運(yùn)作時(shí)的熱力隔離拟糕，使機(jī)床前后溫度保持相同的熱平衡結(jié)構(gòu)，將熱變形抑制在最小程度倦踢，再正確地進(jìn)行熱位移補(bǔ)償送滞，使整體加工精度在8μm內(nèi)。

　　高速高精度切削技術(shù)是切削加工技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，目前主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)犁嗅、汽車工業(yè)和模具行業(yè)边涕，尤其是在加工復(fù)雜曲面的領(lǐng)域。工件本身褂微、刀具系統(tǒng)或CAD/CAM技術(shù)可從用戶之經(jīng)驗(yàn)及各種新工具和不斷改進(jìn)而得到提升功蜓，但機(jī)床之技術(shù)及質(zhì)量便由機(jī)床生產(chǎn)商提供，因此蕊梧，加工精度是否能達(dá)到要求划搓，選擇機(jī)床是最重要的第一步。

　　符合以上條件作高速配亮、高精度切削的加工中心验脐，比較典型的如日本大隈（Okuma）公司MB-V系列立式加工中心。

　　MB-V系列獲得2002年度日本機(jī)械學(xué)會(huì)科技獎(jiǎng)增荐。對(duì)于溫度變化所產(chǎn)生的真正熱變形织活，則以環(huán)境實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所取得的大量熱位移數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過0.1μm單位的實(shí)時(shí)熱位移補(bǔ)償方法予以控制贯森。利用這種新技術(shù)稼那，即使在室溫變化達(dá)8℃的情況下，加工過程中的尺寸變化也只有8μm（實(shí)測(cè)值）沛目，實(shí)現(xiàn)了令人矚目的高精度加工搞吱。

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