什么是高速精密加工？ 2024 年 HSM 指南

近年来，人们对机械加工行业的创新过程以及新技术的购买和研究的兴趣不断增加。 全球企业对精密复合体越来越感兴趣 高精度机床 具有零件多轴加工的可能性。

高速精密加工

此类设备上的高速加工（HSM）现已成为现代生产的关键成功因素。 时间本身需要不断提高生产力和 数控机床 和加工中心。 新机器的很大一部分已设计为以每分钟 25 转或更高的主轴速度运行。

 

高速精密加工带来什么好处？

切换到 HSM 的好处是毋庸置疑的 – i切割速度提高 20-25% 最终产品的成本降低了 15%！ 但在高速铣削中， 切削速度和进给量提高5-10倍，与传统加工相比，因此在 2 至 20 m/min 范围内。

高主轴转速和进给机构的高动态性反过来对机床中刀具的夹紧精度、可靠性和刚性提出了非常严格的要求。 收缩套管等机器零件可以满足这些要求。 这种收缩接头的不可否认的优点是，其组成部分作为一个整体发挥作用 接头几乎可以无限次地组装和拆卸.

 

对液压夹紧的需求不断增长

对工件加工精度的要求不断提高，需要开发其他方法将刀具精确固定在机器上。 液压夹紧元件完全符合新一代高精度设备的要求。

液压夹紧元件选择刀具和主轴之间的所有间隙。 这里实现的最小径向跳动和刀具平衡是高精度加工和长刀具寿命的先决条件。

 

给定金属的最佳速度

一个重要因素是刀具进给速率的大小。 铣削和车削刀具切削刀片的新几何形状允许将进给率提高 3-5 倍，每转最多 3 毫米，从而增加金属切除量，尽管切削深度为 1-2 毫米。

 高速加工和单纯高速加工的条件之一是需要少量的去除量以获得良好的加工质量。 表面质量 并避免损坏工件或刀具表面。

由于国内生产的特殊性，这并不容易保证。 因此，由于各个部分的不同，需要低估整个表面的速度。 事实证明，以较低的速度铣削更有利可图，但切削深度较大时，机器不会满负荷使用，零件的加工时间也会增加。

理想的方法是将其放入预先钻好的孔中，但这并不总是可行且方便的。 在这些情况下， 刀具 以螺旋形或锯齿形下降。 在这些地方，还需要降低速度，以避免刀具破损。

 

精密加工的最佳速度是多少？

适用主轴转速

解决这些问题的方法是在保持整个程序高速的同时，降低掉料量大、刀具下降等地方的速度。 因此，实现了 HSM 的整体效果——由于切削条件的强化而减少了加工时间，总体上简化了生产过程，并提高了加工质量。

在这些情况下，刀具会以螺旋形或锯齿形下降。 在这些地方，还需要降低速度，以避免刀具破损。 解决这些问题的方法是在保持整个程序高速的同时，降低掉料量大、刀具下降等地方的速度。

因此，实现了 HSM 的整体效果——由于切削条件的强化而减少了加工时间，总体上简化了生产过程，并提高了加工质量。 在这些情况下，刀具会以螺旋形或锯齿形下降。 在这些地方，还需要降低速度，以避免刀具破损。

然而，随着新型淬火钢铣刀的出现，后者的要求变得越来越不相关，其制造商建议保持通常的切削深度，同时满足 HSM 的其他要求（特别是细齿距）。

 

高速铣削的特点

高速铣削的优点

铣削领域中高速铣削的主要困难与均匀切削的组织和切削参数的均匀性有关。 如果将进给速度增加 5-10 倍（如高速铣削的情况），则刀具的温度只会略有增加。

其原因是进给速度超过了被切削基材的热传导速度。 刀具“超越”了热量的传播，其主要部分被切屑去除。 车削时的刀具也是如此。

随着加工速度的增长，对设备运行中使用的工装的要求也随之提高。 这对于铣削尤其重要。 在高速加工中，跳动减少至几微米，可使切削刀片的使用寿命提高数倍。 因此，针对高速加工，生产了现代热卡盘、液压卡盘和平衡卡盘（夹具），允许您以高达 100,000 rpm 的速度工作。

通常，HSM 是在超临界振动范围内进行的，因为在高速铣削中使用的如此高的转速下，工件、刀具和机器部件的共振频率都会显着超过。

的一个特点 高速铣削 是需要仅使用如此高转速所需的特殊高速刀具主轴，因此只有小直径刀具（15 至 20 毫米）可用于 HSM。

 

设备要求

为了成功应用高速钢，设备的所有组件（机床、刀具、工件夹具、CNC 计算机系统、控制程序）必须平稳运行且无故障。 同样的要求也适用于服务人员的资质。 如果至少一个部件被证明是“薄弱环节”，这不仅会导致工件损坏，还会导致昂贵设备的故障。

分别考虑系统每个组件的要求：

• 机床必须保持约12-25千转/分钟的转速，并且还具有可靠的主轴冷却系统。 所有机器部件必须具有高刚性并能够保持稳定的热状态。
• 切削工具——必须具有更高的耐用性和强度。 通常，现代制造商会生产用于高速切削的特殊型号刀具，并注明推荐的切削条件。
• 辅助刀具必须严格控制在公差范围内，因为高速时最轻微的尺寸偏差都会引起颤动，其振动能量与切削力相称！ 因此，应使用特殊平衡的卡盘或冷缩夹头来安装刀具。

 

高速精密加工中避免振动的铣削条件

鉴于 HSM 过程中避免振动的重要性，对于每种工件-刀具组合，只能通过实验找到理想的加工条件。 当刀具采用空气喷射吹气系统取代水冷时，刀具寿命达到最佳。

如上所述，在 HSC 中，主要热通量从芯片中去除。 因此，冷却系统从切削区域清除切屑的能力将显着影响切削刀具的表面光洁度和耐磨性。

上述内容完全适用于机械部件，即机器和工具。 然而，HSM期间电子元件和软件部分对产品质量的影响也不小。

CNC系统——必须有速度余量，包括能够“向前看”并提前计算（以每秒约100-200帧的速度）运动，以便在拐角之前及时减慢刀具速度然后再次加速 – 直到刀具路径的下一个“转弯”。

 

总结

值得注意的是，将精确调整的刀具运动算法引入“普通”低速加工实践中，可以显着提高制造产品的质量。 这就是为什么人们不断关注机械加工的改进，以提高加工工艺并更充分地释放现代数控设备的潜力。

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