術語高速切削(HSM)一般是指在高轉速和高表面進給下的立銑。例如,以很高的金屬去除率對鋁合金飛機翼架的凹處進行切削。在過去的60年中,高速切削已經廣泛應用于金屬與非金屬材料,包括有特定表面形狀要求的零件生產和硬度高于或等于50 HRC的材料切削。對于大部分淬火到約為32-42 HRC的鋼零件,當前的切削選項包括:
在軟(退火)工況下材料的粗加工和半精加工切削
達到最終硬度= 63 HRC要求的熱處理
模具的某些零件的電極加工和放電加工(EDM)(特別是金切削刀具難于接近的小半徑深凹穴)
用適合的硬質合金、金屬陶瓷、整體硬質合金、混合的陶瓷或多晶立方氮化硼(PCBN)刀具進行的圓柱/平/凹穴表面的精加工和超精加工
對于許多零件,生產過程牽涉到這些選項的組合,在模具制造案例中,它還包括費時的精加工。結果導致生產成本高和準備時間長。
在模具制造業中典型的是僅生產一個或幾個同一產品。生產過程中產品不斷改變,由于產品改變,需要進行測量與反向設計。
主要標準是模具的尺寸和表面粗糙度方面的質量水平。如果加工后的質量水平低,不能滿足要求,就需手工精加工。手工精加工可產生令人滿意的表面粗糙度,但是對尺寸和槽形的精度總是產生不好的影響。
這種模具制造業的主要難題之一已獲解決,但現在仍然需要減少或免除手動拋光,從而提高質量、降低生產成本和縮短準備時間。
高速切削發展的主要經濟和技術因素
生存市場上日益激烈的競爭導致不斷設置新的標準。對時間和成本效率的要求越來越高。這就迫使新工藝和生產技術不斷發展。高速切削提供了希望和解決方案……
材料新的更難加工的材料已經強調了發現新的切削解決方案的必要性。航空航天業的心臟是用耐熱合金鋼和不銹鋼制造的。汽車工業使用了不同的雙金屬材料、小石墨鑄鐵(Compact Graphite Iron),并增加了鋁的用量。模具制造業必須面對切削高硬度的淬火鋼的問題,從粗加工到精加工。
質量對質量的高要求是空前激烈的競爭所導致的結果。
高速切削如果使用得正確,可以在這個領域提供一些解決方案。替代手工精加工是一個例子,這對有復雜3D槽形的模具尤為重要。
工藝對加工時間更短的要求-只需很少幾次裝卡和簡化的物流(后勤)的要求在大部分情況下可由高速切削解決。模具制造業內的一個典型要求是在一次裝卡中完成所有完全淬火小零件的切削。使用高速切削,可以減少和免除費時費錢的EDM(放電加工)加工。
設計與發展今日競爭中的主要方法之一是銷售新奇的產品。現在小汽車的平均生命周期是4年,計算機和配件1年半,手機3個月……這種快速的改變式樣和快速的開發產品的發展的先決條件是高速切削技術。
復雜產品零件多功能表面增加了,例如新設計的渦輪機葉片有新的和優化的特性與功能。早期的設計允許用手工或機器人(機械手)來拋光。有新的、復雜的形狀的渦輪機葉片必須通過切屑來拋光,最好是用高速切削拋光。有越來越多的薄壁工件必須用切削進行精加工的例子(醫療設備、電子、國防產品、計算機零件)。
產品設備切削材料、刀柄、機床、控制件,特別是CAD/CAM特性與設備的巨大發展就可能滿足一些要求,這些要求是新的生產方法和技術提出的,是必須滿足的。
高速切削的原始定義
1931年,德國一個專利中的Salomons理論講到:“以某一高切削速度(比常規切削高5-10倍)進行切削,在切削刃上去除切屑的溫度開始降低……"
由以上得出結論:“似乎有用常規刀具以高切屑速度提高生產率的機會。”
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