高速加工:普通銑削的替代和補(bǔ)充方案

傳統(tǒng)工藝：
    用模具加工專用的高速鋼刀具進(jìn)行2維銑削加工
工藝存在的問題：
    幾何形狀一致性差，專用刀具成本高，低轉(zhuǎn)速使加工時(shí)間較長，刀具工作壽命短。
解決方案：
    使用f＝0.3mm標(biāo)準(zhǔn)球頭銑刀，主軸速度40,000轉(zhuǎn)/分進(jìn)行3維銑削
傳統(tǒng)工藝：
    100％電火花加工，將幾何形狀分成幾個(gè)電極部分
用高速切削取代電加工的困難：
    小的圓角和銳邊a<180°，標(biāo)準(zhǔn)刀具的切削深度有限
解決方案：
    用高速切削進(jìn)行粗加工和半精加工，為EDM精加工留有0.25mm的余量
f＝0.8mm球頭銑刀，主軸速度27,000轉(zhuǎn)/分
    與傳統(tǒng)切削過程相比，高速切削的切削力明顯要小一些。
新的切屑形成過程帶來的優(yōu)點(diǎn)
    通過高速切削產(chǎn)生的切屑形成過程的特殊性質(zhì)帶來了諸多好處，也使高速切削工藝的使用更加吸引人。
從用戶的角度，一方面降低的切削力導(dǎo)致：
較高的零件精度
更好的表面質(zhì)量
另一方面，通過采用特殊的刃具形狀，將加工應(yīng)用領(lǐng)域拓展到：
較硬材料的加工
微小結(jié)構(gòu)加工
需要利用細(xì)長刀具的加工
需要較大刀具外伸長度的加工
高速切削中切削速度較大，給用戶帶來的直接好處包括：
旋轉(zhuǎn)刀具更大的穩(wěn)定性
提高了進(jìn)給速度，從而增加了金屬去除率
另外，由于工件熱量降低，可產(chǎn)生 ：
更高的零件精度
高速切削機(jī)床
    為了正確對待高速切削工藝的要求，機(jī)床必須滿足動(dòng)力學(xué)、主軸速度以及剛度和吸振性的嚴(yán)格要求。如果在刀具直徑確定的情況下提高切削線速度，則無疑需要較高的主軸速度。在加工微小和細(xì)致的幾何形狀時(shí)，會(huì)要求更高的速度，因?yàn)樾璨捎弥睆礁�小的刀具。所以至少要采用速度超過40,000轉(zhuǎn)/分和扭矩超過6牛·米的主軸。
    目前，可在工業(yè)上使用的速度達(dá)60,000轉(zhuǎn)/分的主軸已是最新技術(shù)趨勢。
    為使每個(gè)切削刃獲得適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給率，高的進(jìn)給速度和加速度也是必要的，通常需要全新的機(jī)床概念。由混凝土聚合物制成的床身框架和由球墨鑄鐵制成的滑枕等移動(dòng)部件是最新的技術(shù)趨勢。固定部件極為堅(jiān)固并經(jīng)過大量的精加工，以保證盡可能大的剛度和吸振性。對于所有移動(dòng)部件，則需要保證剛度最大的同時(shí)使重量盡可能最輕。只有這樣的重量分配才可實(shí)現(xiàn)高的動(dòng)態(tài)特性，從而滿足高速切削工藝的要求。
    經(jīng)過適當(dāng)預(yù)緊的大螺距滾珠絲杠在兩側(cè)由軸承支撐，加上大功率電機(jī)形成了高切削速度和高加速度的基礎(chǔ)。然而必須認(rèn)識到系統(tǒng)的整體能力是由可承受的最大沖擊力所確定的因加速度而產(chǎn)生。尤其在頻繁改變進(jìn)給方向的情況下。如加工小的幾何形狀時(shí)，決定最大加工速度的是允許的最大沖擊力，而不僅僅取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能力。
    高分辨率的光學(xué)直線測量系統(tǒng)以及精密線性導(dǎo)軌完善了現(xiàn)代高速切削機(jī)床所需的裝備。
    控制技術(shù)也必須是最新的，并且要有盡可能快的處理速度以及強(qiáng)大的程序處理和前瞻能力。對加工位置的良好調(diào)整、機(jī)床機(jī)械和電子部件回路之間的反饋速度也很重要。但是，只有各個(gè)方面協(xié)調(diào)配合的系統(tǒng)才能最佳地滿足某一加工要求：如表面質(zhì)量、加工速度和精度等。最新一代的控制系統(tǒng)向用戶提供了以簡單方式執(zhí)行特定的加工目標(biāo)優(yōu)先的可能性，可根據(jù)當(dāng)前的加工要求設(shè)置工藝過程。該功能可設(shè)定速度、表面質(zhì)量或精度優(yōu)先來進(jìn)行加工。
主軸/刀柄接口
    快換錐柄SK系列已經(jīng)被空心短錐柄HSK系列所取代。而HSK-E和HSK-F系列因其完全對稱的結(jié)構(gòu)形狀而尤其適合高速切削。開發(fā)這種新型刀柄要考慮的重要因素有：
通過主軸端面進(jìn)行軸向定位
主軸和空心錐柄的脹塞配合
刀柄/刀具接口 
根據(jù)不同主軸速度、加工步驟(粗加工、半精加工、精加工)和刀具類型尺寸的測試，證明以下系統(tǒng)適用于高速切削 ：
彈簧夾套刀柄
液壓刀柄
冷縮型刀柄
強(qiáng)力夾緊刀柄
    對于精加工，最好使用冷縮型刀柄，保證銑刀最高的徑向精度和最大工作壽命。整套系統(tǒng)必須旋轉(zhuǎn)對稱，并具有極好的動(dòng)平衡。必須滿足主軸或機(jī)床制造商規(guī)定的按照ISO1940主軸標(biāo)稱速度平衡質(zhì)量等級的要求。