高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刃具,通過(guò)極大地提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。由于不同的加工工序、不同的工件材料有不同的切削速度范圍,因而很難就高速切削的速度范圍給定一個(gè)確定的數(shù)值。對(duì)于不同的材料,一般認(rèn)為灰鑄鐵的高速切削速度是800-3000m/min、鋼件為500-2000m/min、鈦合金為100-1000m/min、鋁合金為1000-7000m/min。
高速切削,首先是高的速度,即高的主軸轉(zhuǎn)速,另一方面,又應(yīng)有高的進(jìn)給速度,為了提率,機(jī)床還要具有快速移動(dòng)、快速換刀、高的主軸加速度和進(jìn)給加速度,只有達(dá)到了上述標(biāo)準(zhǔn)才能稱(chēng)之為高速。通常情況下,行業(yè)內(nèi)將主軸轉(zhuǎn)速S>7000rpm,切削進(jìn)給速度10000mm/min以上的銑削加工,稱(chēng)為高速切削加工。
航空薄壁結(jié)構(gòu)的定義
在飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件中,按照其在飛機(jī)上承載的狀況和結(jié)構(gòu)特征將飛機(jī)骨架零件分為框類(lèi)、梁類(lèi)、接頭類(lèi)、壁板類(lèi)、肋類(lèi)等類(lèi)型,其典型定義如下表:
高速切削加工薄壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性
高速切削加工薄壁件相對(duì)傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性:切削力小,加工薄壁類(lèi)零件時(shí)工件產(chǎn)生的讓刀變形相應(yīng)減小,易于保證零件的尺寸精度和形位精度。切削熱對(duì)零件的影響減少,零件加工熱變形小,這對(duì)于控制薄壁件的熱變形非常有利。加工精度高,刀具切削的激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離薄壁結(jié)構(gòu)工藝系統(tǒng)的固有頻率,保證了較好的加工狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)切削,證了零件的精度和表面粗糙度。加工效率高,比常規(guī)加工高5~10倍,單位時(shí)間材料切除率可提高3~6倍。
高速切削加工薄壁結(jié)構(gòu)的策略
高速切削加工薄壁結(jié)構(gòu)對(duì)切削刀具、切削用量、工藝方案、數(shù)控編程等方面提出了新的要求。
刀具及其夾持系統(tǒng)
刀具結(jié)構(gòu)的選擇原則
對(duì)于機(jī)夾式刀片刀具,由于刀片螺旋角很小,無(wú)法形成大的螺旋角,所以真正要加工高質(zhì)量的薄壁結(jié)構(gòu)件,不采用機(jī)夾式刀具用于高速切削。
對(duì)于整體式硬質(zhì)合金銑刀和焊接式硬質(zhì)合金銑刀,除了焊接式硬質(zhì)合金應(yīng)保證焊接的牢固性外,刀具制造應(yīng)該符合下列要求:
具有匹配的刀具幾何角度:較大的前角和后角以及適中的螺旋角;
合理的短刃長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu);
側(cè)齒、底齒*對(duì)稱(chēng);
采用圓柱柄,無(wú)削平結(jié)構(gòu);
刀體臺(tái)階部位采用圓角過(guò)度;
較高的表面粗糙度;
設(shè)計(jì)的切削刃幾何形狀必須考慮高速切削條件下切屑生成特性;
為提高剛度,盡可能增加刀具中心的尺寸;
排屑性好。
刀具材料選擇及切削速度要求
高速切削刀具材料必須耐磨、抗沖擊能力好(包括熱沖擊與力沖擊)、硬度高、與工件材料親和力??;高速切削的刀具材料必須根據(jù)工件材料和加工性質(zhì)來(lái)選擇;一般情況下,高速切削不使用高速鋼刀具,多采用硬質(zhì)合金刀具;由于短時(shí)間切削后刀尖圓弧半徑與前刀面接觸區(qū)的涂層出現(xiàn)脫落,涂層硬質(zhì)合金實(shí)際效果與無(wú)涂層硬質(zhì)合金相似,故不推薦采用涂層刀具。
由于刀具在高速切削時(shí)產(chǎn)生極大的離心力,飛濺的切屑和崩刃以及變松的刀具夾緊系統(tǒng)都具有很高的動(dòng)能,另外加工過(guò)程中還存在軸向動(dòng)態(tài)力,故刀具應(yīng)嚴(yán)格在其安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)使用。