小直径刀具的高速加工.doc

小直径刀具的高速加工如果说到加工中心的选择，在几年前，若是选择了具有高速ATC(自动刀具交换装置)和高速APC（自动工作台交换装置）功能的设备，是个非常明智的决定，因为当时追求的是无人化、自动化的功能。但是，对于一台机器，如果只需要触动一下操作键就可以工作，那无论是谁都可以操作。归根到底，只是工具的差别而已。高速加工并不一定是主轴转速在几万转以上，而是回转速度可以使刀具刃部负荷降低。根据工件的种类及刀具的选择方法，就算用转速为几千转的加工中心也是完全可以实现的。因此，即使使用小直径刀具，也可以进行高效率化的高速加工。一提到小直径刀具，我们的第一印象是慢，可是小直径刀具在必要形状的加工中，比大直径刀具的加工要快得多。而且加工海绵状等软材料时，小直径刀具比大直径刀具更容易实现没有飞边和毛刺加工。对小刀具的误解高速加工与刀具的直径没有直接关系，我们有必要澄清普遍存在认为小直径工具难以进行高速加工的误解。用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料因为没有达到适当线速度的高速主轴而不能加工的工件，用高速主轴接近其适当的线速度就能够加工，例如0.05mm至0.2mm微小直径刀具加工就是一个例子。但是，适正线速度降至每分钟几十米的时候就不适合了。不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工这个仍然是线速度的问题，适正线速度由工件和刀具决定，如果选择了无视适正线速度的刀具直径和转速，就无法进行实用性加工。用高速回转加工时，加工负荷下降研究切削加工的人们说，这种现象是可能发生的。可是，伴随着负荷下降而来的是急剧增加的摩擦力，不能说这是能够进行实用加工的领域。因为没有达到适正的回转速度而使加工负荷增大的情况有很多。选择削切负荷下降的路径，用适正的转速进行加工时，可以提高进给速度，延长刀具寿命。用高速回转加工时，工件和刀具不发热选择削切负荷极小的条件才能达到这个效果。相反，用切削负荷高条件进行重切削加工，工件和刀具依然会发热。用高速回转加工时，加工表面的光洁度提高，不需磨削这要根据刀具的刃部形状、切削深度，以及进给量而定。如果要使磨削的工时降至最少或不需磨削，那麽精加工後的表面必须是均匀的。虽然用球头铣刀磨擦是最好的，但是这不是切削，而是在抛光，这会令刀具的寿命很快丧失。高速回转加工必须加工低负荷工件，所以最好是进行很薄的加工，可是这时在刀具的中心附近，进行的是线速度非常慢的加工，负荷反而会增加。等高线加工在程序编制时需要花费时间，在加工效率方面，还是往复式的扫描线加工方法好。两者相比，刀具轨迹的生成的确需要时间。但是，对于刀具的负荷是一定的，对刀具寿命、加工面的粗糙等要好很多。刀具寿命的缩短和对策在使用球头立铣刀加工时，即使选择合适的线速度及切削深度进行加工，但还有很多因素导致刀具寿命下降。切削开始时负荷增加在Z轴方向刀具垂直下降，开始切削时，线速度慢的刀具中心首先开始接触工件，加工开始时，必然成为槽加工。槽加工时进给方向的右侧和左侧都有工件，成为一边是下降加工，一边是上升加工。特别是上升加工，刀具的寿命、加工面的光洁度都会下降。因此和通常的侧面加工相比，必须降低进给速度。使用刀具像画螺旋线那样下降的螺旋加工接触工件的方法，虽然消除了线速度慢、刀具中心首先接触工件的问题，但不能说是最好的方法，也就是说，在螺旋终了後进入直线加工时，还是槽加工。在这里如果进给速度不下降，也是导致刀具寿命缩短的原因。槽加工负荷大及加工面粗糙在由内侧向外侧进行加工时（设置的加工），在螺旋终了后的(Z轴到达加工位置後)加工，必然变成糟加工。这时如果不降低进给速度，刀具的寿命会缩短。角部负荷增加从内侧向外侧加工时，锐角的角部加工较多。此时与侧面加工相比，每转切削体积会增加。为了使单位时间的切削体积一致，有必要在角部进行自动加速或减速。工件的硬度越高，在角部的加减速幅度应越大。过长的刀具伸出量刀具伸出的长度过长时，刚性会下降，刀具的寿命会缩短。当遇到高硬度材料或难切削材料时，这种现象会更加明显。刀具用立铣刀进行的铣削加工，也就是用复数的切削刃进行断序的切削，而有的切削刃处在非切削状态，随着主轴的旋转，它们就接触到工件开始切削。工件的硬度越高，刀尖接触工件的瞬间冲击越大，刀尖损坏的可能性就越高。为此使刀尖变厚，刀刃的切削面制成负面，减小槽部使刃的根部变粗，此种刀具称为高硬度用刀具。不过，非高硬度用铣刀的刀具磨耗，对于在实际加工直径附近表现出的临界摩擦现象，高硬度用铣刀的磨耗，前端的中心部在实际加工直径的大小範围内显得很平，不能加工的时间大幅度缩短。所以，必须将此因素考虑在内。综合来说，采用适当的线速度，减小切削深度，并用尽可能快的进给速度进行加工的基本原则不仅限于小直径刀具。