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公司動(dòng)態(tài)
高速加工的定義
閱讀：696 發(fā)布時(shí)間：2014-7-24
對(duì)于高速加工的定義，一種常見的高速加工定義是基于表面加工速度―即*與工件之間的相對(duì)速度。第二種常見的高速加工定義是基于預(yù)加載荷主軸軸承的旋轉(zhuǎn)能力。
雖然有許多人在談?wù)摳咚偌庸?HSM)，許多機(jī)床在廣告中宣稱是高速加工機(jī)床，并且還有許多會(huì)議專門研討高速加工，但對(duì)這一術(shù)語(yǔ)卻并沒有統(tǒng)一的定義。有些定義關(guān)注表面加工速度，另一些定義強(qiáng)調(diào)主軸軸承轉(zhuǎn)速，還有一些定義則只考慮主軸轉(zhuǎn)速。不過(guò)，一種比較好的方法可能是根據(jù)“穩(wěn)定現(xiàn)象”來(lái)定義高速加工。
一種常見的高速加工定義是基于表面加工速度―即*與工件之間的相對(duì)速度。從本質(zhì)上看，這是一種對(duì)熱量的限制，因?yàn)樵S多*磨損機(jī)制都取決于切削溫度。用表面加工速度來(lái)定義高速加工頗受*制造商和金屬切削研究人員的青睞。在生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)1992年的年會(huì)上，H.Schulz和T.Moriwaki在一篇名為“高速加工”的經(jīng)典論文中，基于表面加工速度，制作了一個(gè)類似下圖的圖表，顯示了常規(guī)加工、過(guò)渡區(qū)和高速加工的速度范圍。表面加工速度v(m/min)由公式v=πdn確定(其中：d為銑刀或工件的直徑，n為主軸轉(zhuǎn)速)。例如，一把直徑25mm的銑刀，以15,000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其表面加工速度則為l,177.5m/min。
第二種常見的高速加工定義是基于預(yù)加載荷主軸軸承的旋轉(zhuǎn)能力。主軸制造商和機(jī)床設(shè)計(jì)者通常喜歡用DN數(shù)來(lái)表示高速加工。D代表主軸承孔的直徑(mm),N代表zui高主軸轉(zhuǎn)速(r/min)。例如，對(duì)于主軸承孔直徑為60mm的主軸和20,000r/min的主軸zui高轉(zhuǎn)速，其DN數(shù)為120萬(wàn)。
雖然實(shí)驗(yàn)用的主軸已經(jīng)達(dá)到了高得多的DN數(shù)，但若千年來(lái)，商業(yè)化高速主軸的DN數(shù)一直保持在200萬(wàn)以下。主要原因之一是軸承發(fā)熱問(wèn)題。為了提高軸承的剛度和精度，需要對(duì)其預(yù)加載荷(使軸承中的滾珠始終處于壓縮狀態(tài))。這種預(yù)加載荷方法必須與滾珠高速旋轉(zhuǎn)所引起的離心力作斗爭(zhēng)。由于陶瓷球剛性好、重量輕，性能優(yōu)于鋼球，因彬恿常成為滾珠材料。當(dāng)滾珠在軸承滾道內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們會(huì)被擠壓和卸載，并出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。
還有一部分熱量來(lái)源于整體式主軸的轉(zhuǎn)子和非整體式主軸的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。因此，預(yù)加載荷方法必須在保持預(yù)載的同時(shí)，考慮熱量的增加——這對(duì)于主軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
在定義高速加工時(shí)，刀柄制造商往往只考慮主軸轉(zhuǎn)速。在一定的主軸轉(zhuǎn)速以下，刀柄和*被認(rèn)為是安全的，而這意味著，*和刀柄應(yīng)結(jié)合為一體，所有的機(jī)械連接都應(yīng)保持無(wú)缺。這種評(píng)定方式通常意味著，*或刀柄的zui高轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的兩倍。另一種定義高速加工的方法與“穩(wěn)定現(xiàn)象”的出現(xiàn)有關(guān)。當(dāng)?shù)洱X頻率變化到固有主頻率的很大一部分時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“穩(wěn)定波形”。在低速加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的選擇并不會(huì)明顯改變機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。穩(wěn)定性的極限值―當(dāng)切深超過(guò)該值時(shí)就會(huì)發(fā)生顫振―似乎是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)?shù)洱X頻率變化到占固有主頻率相當(dāng)大的一部分(比如說(shuō)1/4、1/3、1/2或1/1)時(shí)，通過(guò)選擇正確的主軸轉(zhuǎn)速，就能輕松地將金屬去除率提高2倍或更多。
例如，當(dāng)用一把雙刃銑刀以靈活性zui大的固有主頻率(1,200Hz)銑削鋁合金時(shí)，在主軸轉(zhuǎn)速為1,200×60÷2=36,000r/min時(shí)，“穩(wěn)定波形”效應(yīng)zui強(qiáng)。其他主要的穩(wěn)定區(qū)將出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速分別為18,000r/min、12,000r/min和9,000r/min時(shí)。
對(duì)于具有較低的固有主頻率的*系統(tǒng)，出現(xiàn)“穩(wěn)定波形”效應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速可能會(huì)大大降低。當(dāng)用一把6刃銑刀以250Hz的固有主頻率銑削鈦合金時(shí)，zui穩(wěn)定的加工區(qū)將出現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速為250×60÷6=2,500r/min時(shí)，按照動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)，這一轉(zhuǎn)速仍然屬于高速加工的范疇。
雖然有許多人在談?wù)摳咚偌庸?HSM)，許多機(jī)床在廣告中宣稱是高速加工機(jī)床，并且還有許多會(huì)議專門研討高速加工，但對(duì)這一術(shù)語(yǔ)卻并沒有統(tǒng)一的定義。有些定義關(guān)注表面加工速度，另一些定義強(qiáng)調(diào)主軸軸承轉(zhuǎn)速，還有一些定義則只考慮主軸轉(zhuǎn)速。不過(guò)，一種比較好的方法可能是根據(jù)“穩(wěn)定現(xiàn)象”來(lái)定義高速加工。
一種常見的高速加工定義是基于表面加工速度―即*與工件之間的相對(duì)速度。從本質(zhì)上看，這是一種對(duì)熱量的限制，因?yàn)樵S多*磨損機(jī)制都取決于切削溫度。用表面加工速度來(lái)定義高速加工頗受*制造商和金屬切削研究人員的青睞。在生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)1992年的年會(huì)上，H.Schulz和T.Moriwaki在一篇名為“高速加工”的經(jīng)典論文中，基于表面加工速度，制作了一個(gè)類似下圖的圖表，顯示了常規(guī)加工、過(guò)渡區(qū)和高速加工的速度范圍。表面加工速度v(m/min)由公式v=πdn確定(其中：d為銑刀或工件的直徑，n為主軸轉(zhuǎn)速)。例如，一把直徑25mm的銑刀，以15,000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其表面加工速度則為l,177.5m/min。
第二種常見的高速加工定義是基于預(yù)加載荷主軸軸承的旋轉(zhuǎn)能力。主軸制造商和機(jī)床設(shè)計(jì)者通常喜歡用DN數(shù)來(lái)表示高速加工。D代表主軸承孔的直徑(mm),N代表zui高主軸轉(zhuǎn)速(r/min)。例如，對(duì)于主軸承孔直徑為60mm的主軸和20,000r/min的主軸zui高轉(zhuǎn)速，其DN數(shù)為120萬(wàn)。
雖然實(shí)驗(yàn)用的主軸已經(jīng)達(dá)到了高得多的DN數(shù)，但若千年來(lái)，商業(yè)化高速主軸的DN數(shù)一直保持在200萬(wàn)以下。主要原因之一是軸承發(fā)熱問(wèn)題。為了提高軸承的剛度和精度，需要對(duì)其預(yù)加載荷(使軸承中的滾珠始終處于壓縮狀態(tài))。這種預(yù)加載荷方法必須與滾珠高速旋轉(zhuǎn)所引起的離心力作斗爭(zhēng)。由于陶瓷球剛性好、重量輕，性能優(yōu)于鋼球，因彬恿常成為滾珠材料。當(dāng)滾珠在軸承滾道內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們會(huì)被擠壓和卸載，并出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。
還有一部分熱量來(lái)源于整體式主軸的轉(zhuǎn)子和非整體式主軸的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。因此，預(yù)加載荷方法必須在保持預(yù)載的同時(shí)，考慮熱量的增加——這對(duì)于主軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
在定義高速加工時(shí)，刀柄制造商往往只考慮主軸轉(zhuǎn)速。在一定的主軸轉(zhuǎn)速以下，刀柄和*被認(rèn)為是安全的，而這意味著，*和刀柄應(yīng)結(jié)合為一體，所有的機(jī)械連接都應(yīng)保持無(wú)缺。這種評(píng)定方式通常意味著，*或刀柄的zui高轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的兩倍。另一種定義高速加工的方法與“穩(wěn)定現(xiàn)象”的出現(xiàn)有關(guān)。當(dāng)?shù)洱X頻率變化到固有主頻率的很大一部分時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“穩(wěn)定波形”。在低速加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的選擇并不會(huì)明顯改變機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。穩(wěn)定性的極限值―當(dāng)切深超過(guò)該值時(shí)就會(huì)發(fā)生顫振―似乎是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)?shù)洱X頻率變化到占固有主頻率相當(dāng)大的一部分(比如說(shuō)1/4、1/3、1/2或1/1)時(shí)，通過(guò)選擇正確的主軸轉(zhuǎn)速，就能輕松地將金屬去除率提高2倍或更多。
例如，當(dāng)用一把雙刃銑刀以靈活性zui大的固有主頻率(1,200Hz)銑削鋁合金時(shí)，在主軸轉(zhuǎn)速為1,200×60÷2=36,000r/min時(shí)，“穩(wěn)定波形”效應(yīng)zui強(qiáng)。其他主要的穩(wěn)定區(qū)將出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速分別為18,000r/min、12,000r/min和9,000r/min時(shí)。
對(duì)于具有較低的固有主頻率的*系統(tǒng)，出現(xiàn)“穩(wěn)定波形”效應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速可能會(huì)大大降低。當(dāng)用一把6刃銑刀以250Hz的固有主頻率銑削鈦合金時(shí)，zui穩(wěn)定的加工區(qū)將出現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速為250×60÷6=2,500r/min時(shí)，按照動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)，這一轉(zhuǎn)速仍然屬于高速加工的范疇。