如何提高長刀具懸伸時(shí)的生產(chǎn)效率
大多數(shù)情況下静浴,改善生產(chǎn)效率的重點(diǎn)是提高切削刃的能力勿她。切削刃的切削能力得到提升后即横,可以持續(xù)改善生產(chǎn)效率噪生。但是裆赵,由于不同零件的特點(diǎn)各異,那么刀具懸伸已成為加工中的重要影響因素之一跺嗽,我們越來越關(guān)注切削刃切削震動(dòng)中的表現(xiàn)效果战授。有刀具懸伸即存在振動(dòng)傾向,但是桨嫁,大多數(shù)情況下植兰,這種問題能夠通過極輕微的切削和刀具慢慢接近工件來避免,但是就會犧牲切削效率瞧甩。如果刀具必須進(jìn)入孔或凹腔內(nèi)钉跷,那么會產(chǎn)生撓曲力,這種力會導(dǎo)致振動(dòng)傾向湖弱。
長懸伸刀具
當(dāng)今的加工領(lǐng)域中册榔,內(nèi)孔車削、鏜削祖修、切斷和切槽以及銑削工序均需要較長刀具懸伸瘤薪,并且越來越常用,在某些情況下炊健,同一工件可能需要多種類型的工序揽仔。迄今,很多長懸伸應(yīng)用的加工性能水平低下凰茫,僅僅達(dá)到零件可加工出來的最基本要求琅戏,那就是不要發(fā)生切削振動(dòng),而無從談及生產(chǎn)效率必工。因?yàn)榈毒甙l(fā)生振動(dòng)择常,容易導(dǎo)致加工安全性下降、零件質(zhì)量差球垂,噪聲水平高滋戳、刀具壽命短,甚至加工出廢品啥刻。因此奸鸯,往往只能運(yùn)用低于切削刃能力的切削參數(shù),從而增加了加工成本可帽,生產(chǎn)時(shí)間也更長娄涩。
在銑削工序中,由于斷續(xù)切削動(dòng)作映跟,加工過程中一定會出現(xiàn)振動(dòng)傾向蓄拣。由于使用長懸伸刀具,越來越多的銑削工序具有振動(dòng)傾向申窘。很多方法可一時(shí)避免誘發(fā)振動(dòng)傾向弯蚜,例如采用正確的銑刀和刀具路徑孔轴。但是,當(dāng)?shù)毒邞疑欤ㄖ鬏S端刀柄法蘭與刀刃之間的距離)超過接柄直徑的三倍時(shí)碎捺,如果要加工出滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品路鹰,則需要采取其他措施。
隨著對銑削時(shí)的刀具懸伸為四倍或以上的刀具直徑的需求日益增加掖猬,我們迫切渴望克服振動(dòng)的影響议幻,因?yàn)檎駝?dòng)限制了生產(chǎn)效率。特別是赃律,由于軸向切深和進(jìn)刀量不得不保持較低水平薯荷,所以金屬去除率一直未發(fā)揮出應(yīng)有的水平。在很多情況下咆比,無論是銑削還是內(nèi)孔車削戒舆,必須采用長懸伸刀具。例如扩芋,在多任務(wù)機(jī)床上睦柏,B軸主軸通常會妨礙刀具接近工件,因此必須使用懸伸較長的刀具聪痢。
為了克服振動(dòng)傾向赶馍,我們需要用更多的高科技手段去制造減振刀柄,這有助于更好翼袒、更精確地將振幅減至最低摘甜。也就是說,我們可以很準(zhǔn)確地確定一個(gè)領(lǐng)域的振動(dòng)類型和所需要的減振阻尼設(shè)定玄柏。在最新的研發(fā)工作中襟衰,我們在設(shè)計(jì)和應(yīng)用減振技術(shù)時(shí),結(jié)合了大量的專業(yè)技術(shù)手段和經(jīng)驗(yàn)禁荸,使得在更高加工速率的情況下實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的金屬切削右蒲。
在加工期間阀湿,不可能完全消除振動(dòng)赶熟,但是,現(xiàn)在完全可將其降低至最低水平陷嘴,而對加工過程無任何影響映砖。采用先進(jìn)的模擬方法、設(shè)備和測量系統(tǒng)灾挨,結(jié)合對結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)知識的深入理解邑退,完全可以消除刀具上作用力的不利影響。該研發(fā)工作不僅實(shí)現(xiàn)了減振功能劳澄,并且能夠更加準(zhǔn)確地找到具體刀具懸伸的函數(shù)性地技。
對于銑削工序蜈七,采用新的標(biāo)準(zhǔn)接柄不會因刀具懸伸而對加工性能產(chǎn)生影響。標(biāo)準(zhǔn)接柄可將兩種不同懸伸范圍的典型振幅降至最低墅纲。目前有兩種不同長度的減振接柄薛津,分別專用于懸伸達(dá)4~5倍接柄直徑以及6~7倍接柄直徑的銑削工序。訂制減振接柄可以使銑刀桿的懸伸更長游淆。(本文所稱的刀具懸伸是指主軸端刀柄法蘭與刀刃之間的距離)這些接柄適用于銑削工作中較長刀具懸伸的最常見的領(lǐng)域症妻。 采用新系統(tǒng)可提高生產(chǎn)效率,大大縮短接柄的投資回報(bào)時(shí)間擎丘。
該銑削接柄可允許增加軸向切深和進(jìn)刀量追临。這可以大幅提升生產(chǎn)效率的潛力,為凹腔等超過加工范圍的零件特征帶來高效率銑削加工可能性边久,例如在使用直徑大于刀桿的槽面銑刀時(shí)蘑弊。新產(chǎn)品的潛力可以延長工具懸伸,或者在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)延長刀具懸伸遏治。
內(nèi)孔車削
內(nèi)孔車削會更廣泛涉及到刀具懸伸唬辛。很多零件的孔很深,對鏜桿懸伸的要求很嚴(yán)格乌迎,懸伸范圍為4倍-14倍鏜桿直徑泉扛。刀具的正確選型和應(yīng)用對操作的結(jié)果起著決定性的作用,因?yàn)閮?nèi)孔車削對振動(dòng)很敏感区转。 Silent Tools減振鏜桿的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減振機(jī)構(gòu)盡量靠近切削刃布置苔巨,這種安裝方法能快速響應(yīng)任何振動(dòng)傾向。
普通的鋼制鏜桿對四倍直徑的懸伸比較理想废离。整體硬質(zhì)合金鏜桿適用于六倍直徑的場合侄泽。對于較長懸伸的領(lǐng)域,內(nèi)孔車削需要采用減振鏜桿蜻韭。鋼制減振鏜桿用于加工懸伸為10倍直徑的孔悼尾,增強(qiáng)型硬質(zhì)合金減振鏜桿用于14倍直徑的懸伸。通常切槽和螺紋切削采用較低的懸伸肖方。另外闺魏,所有機(jī)床的機(jī)構(gòu)自身的振動(dòng)特征都是不同的,即相同的切削加工因機(jī)床自身特性不同而在不同的頻率點(diǎn)上發(fā)生振動(dòng)俯画。因此析桥,重要的是開發(fā)出能在盡量大的頻率區(qū)域內(nèi)都能正常運(yùn)行的減振標(biāo)準(zhǔn)刀具。
孔徑
在采取減振措施的過程中艰垂,使用的孔徑和鏜桿直徑變化很大泡仗。標(biāo)準(zhǔn)的工具系統(tǒng)的加工直徑為10~250毫米,而訂制刀具產(chǎn)品的覆蓋直徑更大吭辛。
內(nèi)孔車削采用減振鏜桿的原因有三:保持小公差和出色的表面質(zhì)量裁愉、通過最少的走刀次數(shù)而使加工時(shí)間縮至最短驳辖,以及采用具有競爭力且經(jīng)濟(jì)的加工速率。此時(shí)生產(chǎn)效率和安全性最關(guān)鍵属缚,因?yàn)楹芏嗔慵募庸ぶ圃爝^程的競爭非常激烈乙遵。
現(xiàn)在,內(nèi)孔車削時(shí)鏜桿和切削頭的組合使用對于加工獲益匪淺塑满。對于孔徑小于20 mm的小直徑加工轮庵,有T形和D型兩種刀片類型可以使用,可以優(yōu)化手頭正在進(jìn)行的工序硫联,例如沦靖,當(dāng)公差極限范圍很小和進(jìn)行硬零件車削時(shí)。對于孔徑大于等于20 mm的場合援仍,可采用可互換式切削頭防偿,靈活性大、安全性高妖坡,刀具裝夾方便窗悯。
在內(nèi)孔車削時(shí),采用高壓冷卻技術(shù)非常重要偷拔。通過在切削刃后面加裝冷卻液噴嘴蒋院,可改善切屑控制和排出,目的是在機(jī)床上充分利用冷卻液設(shè)備莲绰。帶固定噴嘴的刀柄能夠確保冷卻液精確地噴射到切削區(qū)域欺旧,從而提高斷屑性能,并將斷屑排出孔外并傳輸至傳送帶蛤签。在車削中心上采用快換刀柄系統(tǒng)辞友,此系統(tǒng)通常可以設(shè)計(jì)有高壓冷卻水供給噴嘴震肮。方便使用高壓冷卻水將鐵屑吹離加工區(qū)域称龙。這些裝置裝有內(nèi)置式接頭和供液管,而在必須使用外接管道時(shí)戳晌,換刀時(shí)間就會很長鲫尊。采用優(yōu)化的切削單元,裝有預(yù)置的固定噴嘴躬厌,從而減少機(jī)床的裝配時(shí)間煤蔚。
內(nèi)孔車削時(shí)采用正確的方法可對加工性能试填、安全性和加工結(jié)果產(chǎn)生很大差別坠狈。例如,山特維克可樂滿的三次走刀法三麦,其中編程的部分就包括編程直徑比所要求的直徑大墙冻。當(dāng)需要花三十分鐘以上時(shí)間來反復(fù)加工以獲得小公差范圍的精加工時(shí)怕茉,通過山特維克可樂滿的內(nèi)孔車削能夠在五分鐘以內(nèi)完成,優(yōu)勢特別明顯奏尽。 之所以能大大縮短加工時(shí)間的原因是免除了很多不必要的榨豹、由小切深的試探加工所產(chǎn)生的不確定性。
由于切削刃未能正確參與到切削中菠珍,以及測量過程中需要停頓多次樱搪,因此生產(chǎn)效率低下、切削過程不穩(wěn)定將會破壞孔的加工精度阴香。這種加工方法將正確的切削次數(shù)降到最低离秸, 適合于懸伸在3~4倍直徑的內(nèi)孔車削,其中刀具直徑≥13 mm恳蹲,適用于各種材料類型虐块,可采用正常的或推薦的切削參數(shù)。
現(xiàn)在采用的方法是解決對加工帶來負(fù)面影響的振動(dòng)問題嘉蕾,與以前的方法截然不同贺奠。 盡管解決問題仍屬于應(yīng)用這些刀具的一部分,但我們的重點(diǎn)是提高生產(chǎn)效率错忱、確保加工安全性以及質(zhì)量一致性儡率。
通過增加系統(tǒng)的剛性或通過采用減振刀具增加系統(tǒng)的減振量,從而改善系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性以清。 采用最堅(jiān)固喉悴、最穩(wěn)定的刀柄系統(tǒng),例如符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的可樂滿 Capto接口玖媚,對“系統(tǒng)”各部分沒有任何影響箕肃。機(jī)床的固有頻率是“系統(tǒng)”的另一重要因素。為了實(shí)現(xiàn)全面的優(yōu)化今魔,可考慮改進(jìn)單個(gè)機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)來增加整體穩(wěn)定性勺像。
帶可樂滿 Capto C10接口的大鏜桿可用于孔徑大于100 mm、懸伸達(dá)10倍直徑的內(nèi)孔車削错森,在高金屬去除率下車削出高質(zhì)量的孔痛但。快換功能可以快速安裝鏜桿东种,準(zhǔn)確度高乖靠。該鏜桿主要用于平身車床,以及在大型車削中心上進(jìn)行相對較大的孔的重載加工撮译。
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