几乎二十年以来,高速切削(hsc)一直都被认为是高速生产加工的同义词。今天,人们的注意力越来越多地集中到了hpc(高生产率切削或高性能切削)这一新名词上了。
什么是hpc铣削?
通常,hpc铣削被描述为能满足提高金属去除率要求的铣削加工,这是决定一个加工过程性能潜力的关键技术量值,与传统的加工技术相比,要提高200%~500%。更广义的解释就是hpc这一名词还意味着对整个加工工艺链进行优化,目标是将生产成本降低10%~30%。
hpc与hsc之间有 什么区别吗?
粗加工的目的主要是使金属去除率达到最大。由于事实上无论增加轴向或径向进给来加工3d曲面,都会严重受到hsc技术的制约,要想提高加工率,就只有借助 于增加切削速度。然而,还会有其它实际的和技术上的制约。 同时增加轴向和径向的吃刀量,以及增加进给速度(提高vf的速度并不一定会提高hsc的 切削速度),应该能够对提高加工效率有所帮助。 一方面,这些铣削工艺的一个结果就是,与传统铣削加工的效率相差无几。另一方面,在一定的切削速度 下提高进给速度会导致刀具的每齿进给速度提高,因此,就增加了铣刀上的机械载荷。不管被选定的切削刃的几何形状和刀具材料如何,在加工过程中都会产生相当 高的切削力,这反过来又会提高对机床工作环境的要求。 基于这一背景,提出的主要的问题就是,高切削率粗加工用刀具是否应该采用不同的刃部几何形状。
高性能切削中产生的切削力和磨损现象
我们进行了很多实验,以确定不同形状的切削刃对加工过程中切削力的影响。用带有轮廓的刀具铣削10秒钟以后,在固定条件下的切削力曲线和具有平滑切削刃的 刀具进行切削时的相应曲线表明,如果两种刀具的算术平均切削力关联设定的话,则通过试验可以确定,有轮廓外形的刀具的切削力降低了23.5%。就最大限度 地利用主轴输出功率这个问题来说,设计具有轮廓外形切削刃的hpc粗铣刀似乎是一个极好的选择。 除了高速金属切削和优化利用主轴输出功率的要求 以外,在铣削加工的经济性中,刀具的使用寿命也是一个关键性的因素。 上述两种刀具具有代表性的磨损现象表明,在使用了极短的时间后,有轮廓外形 的硬质合金切削刃上会产生局部切屑现象,特别是在轮廓突出部位切屑量更多。高的进给速度和hpc铣削中大的吃刀量,再加上轮廓外形突出部位上的切削刃的横 向支撑力被降低,超过了当今最先进的微粒碳化物金属品质的刚性极限,就会产生极大的机械负载。 |