您现在的位置:中国机床商务网>新闻首页>产品评测

高效铣削工艺在模具制造业获得广泛应用

2013年04月16日 10:36中国机床商务网点击:4891

  JC35导读:加工诸如飞机整体构件、模具型腔、压缩机环形叶盘和涡轮叶片以及大型动力设备箱体等这样一些材料切除量大,形状又复杂的构件,采用高效铣削是提高生产效率、缩短加工时间和降低生产成本的重要途径。近10多年来,随着高效刀具的不断开发和工艺参数的进一步优化,高效铣削工艺得到了迅速发展,并在航空业和模具制造业获得了广泛应用。
  
  采用较高的ap和ae工艺参数,提高材料切除率
  
  高效铣削的特征是具有很高的材料切除率,这也是衡量其加工经济性的重要指标。材料切除率(Q)是背吃刀量(ap)、侧吃刀量(ae)和进给速度(vf)三个工艺参数的乘积。而进给速度又是每齿进给量(fz)、刀齿数(z)和铣刀的转速(n)的乘积。所以材料切除率可用下式来表示:
  
  Q=ap.ae.vf
  
  =ap.ae.fz.z.n(cm3/min)
  
  我们从铣削加工的这两个关系式中可以看出,当采用较大的切削深度(达1-2倍的铣刀直径)、铣刀直径大小的侧吃刀量和较高的进给速度(相应较高的铣削速度)时,可以极大地提高材料的切除率。
  
  采用这种加工工艺对于制造飞机薄壁整体结构件具有特别重要的意义。因为要将整块高强度塑性铝合金加工成整体构件需要切除掉90%-95%的材料。这样大的加工量,只有通过采用特别高效的切削工艺,以最短的时间切除掉尽可能多的材料才能降低生产成本。这样的需求也就促进了飞机制造业率先采用了高效切削工艺,例如欧洲航空防务及航天公司(EADS)在生产军用飞机的整体构件(2000年)时,就通过采用高效加工把加工时间由先前常规加工所需的25小时缩短到了12小时,把加工时间缩短了一半以上。
  
  高效铣削这种高效加工工艺不仅用于飞机的各种整体结构件的加工,而且还应用来从棒料加工成叶片,甚至愈来愈多地用来从一块实心材料高效加工飞机发动机的压缩机叶盘,无需制造单个叶片再进行装配。在铣削钢、铸铁和合金钢件的槽、台肩和槽腔以及进行重切削时,也常常采用高效铣削工艺。铣槽时,背吃刀量一般达1.5D-2D。为平稳地进行切削和减少功率消耗,一般采用有不等分刀齿、不同螺旋角和正前角的铣刀。
  
  高效铣削工艺,旨在充分利用主轴最大功率的情况下尽可能获得最大的材料切除率。
  
  目前,高效铣削铝合金的材料切除率一般可高达8000-10000cm3/min(8-10升/min)。然而,随着时间推移,更高的材料切除率以进一步缩短加工时间,成为市场上更大的需求。
  
  Darmstadt工业大学生产工程和机床研究所所进行的铣削试验表明,当工件重1.5吨,要切除的材料份额为构件重量的70%时,如将材料切除率从8L/min提高到12L/min,则粗加工的时间可缩短33%。而高的材料切除率需要足够高的主轴功率。例如采用Seco公司的JHP490高效铣刀在铣削铝合金结构件的槽腔时,通过采用较大的径向和轴向切削深度使材料切除率达到9557cm3/min,而切削功率高达117kW。
  
  从这个实例中可以看出,高转速、大功率和高转矩的电主轴是提高铝合金材料切除率的重要条件,目前,像GMN和Fischer等电主轴生产厂家相继推出了新的高转速、大功率电主轴。如GMN的HCS170-40000/100(n=40000r/min,p=100kW),Fischer的MFW-2715/20(n=20000r/min,Ps1/s6-40%=150/187kW)。当电主轴的功率为150kW时,其铣削的材料切除率就可达到12750cm3/min。
  
  为了高效加工飞机铝合金整体结构件,DST公司近年来专门推出了ECOSPEEDF高效加工中心,主轴功率120kW,转速达30000r/min.机床采用并联运动机构的Sprint-Z3加工头,运动质量轻,动态性能好,可实现复杂结构件最佳的5轴联加工。
  
  而牧野公司的新一代大型卧式加工中心A4-A20,主轴功率达120kW,而handtmann公司为达到极高的材料切除率而专门设计的AeroCell卧式加工中心,其主轴功率高达150kW(S6时,功率:180kW),最大功率时的材料切除率可达12.8l/min,相当于一分钟切下35kg重的铝合金。为便于排屑,加工工作台作了立式配置。
  
  为了可靠实施高效铣削铝合金结构件,除了配有大功率高转矩的电主轴外,还需要有刀具、刀夹和机床等参与切削的各部件的协调配合。为防止高效铣削时产生震动,精细颗粒的硬质合金镀层铣刀则采用不等分齿或不同的螺旋排屑槽(如350/380)。在高效铣削时,会产生很大的切削力和扭矩,采用的刀夹应具有很大的夹持力,以防止铣刀从刀夹中脱落。而机床除具有很高的刚性和工作稳定性外,还应便于排屑,并配有高效的排屑系统。
(本文由中国机床商务网原创提供,转载请注明来源链接。)

机床网官方微信
@中国机床商务网
已推荐
0
  • 凡本网注明"来源:中国机床商务网"的所有作品,版权均属于中国机床商务网,转载请必须注明中国机床商务网,http://www.jc35.com/。违反者本网将追究相关法律责任。
  • 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
  • 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

  • 广告位
  • 浙江震环数控机床有限公司



图说机床

更多>>

旗下子站

玉环机床网温岭机床网泰州机床网滕州机床网宁波机床网沧州机床网温州机床网工量刃具网加工中心网电加工机床网锻压机床网机床附件配件网
车床网铣床网钻床网雕刻机网锯床网磨床网数控车床平面磨床数控铣床摇臂钻床数控冲床立式锯床剪板机折弯机


咨询中心

编辑部QQ交谈

展会部QQ交谈

市场部QQ交谈

返回首页
CME中国机床展
关闭