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車(chē)銑復(fù)合加工中心的加工技術(shù)應(yīng)用探討

更新日期:2017-03-13 點(diǎn)擊次數(shù):5400
     車(chē)銑復(fù)合加工中心曾是一個(gè)不明確的術(shù)語(yǔ)。有時(shí)將配備有旋轉(zhuǎn)刀具功能的車(chē)削加工中心稱(chēng)為車(chē)-銑機(jī)床。而有一種特殊的金屬加工操作,真正值得被稱(chēng)為“車(chē)-銑加工”,即在工件旋轉(zhuǎn)的同時(shí),使用一把旋轉(zhuǎn)著的銑刀進(jìn)行切削。
    有以下幾個(gè)理由,可以說(shuō)明車(chē)間為什么想要使用這種加工方法。容易控制切屑是其一。能進(jìn)行間斷切削另一個(gè)原因。目前至少一家刀具供應(yīng)商 — 浙江寶宇數(shù)控機(jī)床有限公司,已經(jīng)看到車(chē)銑復(fù)合加工中心被頻繁地使用,將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景,他們專(zhuān)門(mén)為這一操作開(kāi)發(fā)出一些特殊刀具。寶宇的產(chǎn)品專(zhuān)家為本文提供了很多有關(guān)車(chē)銑復(fù)合加工中心技術(shù)方面的資料。他說(shuō),隨著先進(jìn)的多功能車(chē)床被廣泛地使用,車(chē)銑復(fù)合加工中心不再象通常人們想像的那樣加工,今天的車(chē)銑復(fù)合加工中心用戶(hù),將會(huì)體會(huì)到,這一新的加工方法的獲得,無(wú)一不是克服傳統(tǒng)車(chē)加工弊端的產(chǎn)物。
    刀具上安裝的wiper刀片緊跟并比進(jìn)行切削加工的刀片稍微突出。目的是加工出好的零件表面粗糙度。
    從旋轉(zhuǎn)著的工件中心開(kāi)始進(jìn)行偏心車(chē)削,以保證切削刃緩慢地切入工件。
    面臨挑戰(zhàn)的車(chē)銑復(fù)合加工中心
    以下是車(chē)銑復(fù)合加工中心解決的一些特殊技術(shù)難題的挑戰(zhàn):
    刀具上安裝的wiper刀片緊跟并比進(jìn)行切削加工的刀片稍微突出。目的是加工出好的零件表面粗糙度。
    從旋轉(zhuǎn)著的工件中心開(kāi)始進(jìn)行偏心車(chē)削,以保證切削刃緩慢地切入工件。
    大金屬切除率加工: 如果車(chē)削零件需要去除大量余量,車(chē)銑復(fù)合加工中心應(yīng)是一個(gè)的選擇。
    間斷切削: 車(chē)刀通常不能很好地用于間斷切削,而使用銑刀則能做得很好。銑削加工經(jīng)常被定義為一種間斷切削。所以凡是遇到進(jìn)行間斷切削的場(chǎng)合,那將應(yīng)該想到將車(chē)削加工改為車(chē)銑復(fù)合加工中心。
    優(yōu)良的斷屑加工: 多次加工實(shí)踐證明,對(duì)某些零件材料,采取車(chē)銑復(fù)合加工中心代替車(chē)削加工,可以消除以往的纏繞在刀頭的“鳥(niǎo)窩”狀切屑的現(xiàn)象。因?yàn)榍邢髦袕?fù)合了具有天然斷屑加工優(yōu)勢(shì)的銑削加工,將連續(xù)切屑折斷成容易排除的小碎片。
    柔性軸加工: 當(dāng)車(chē)削長(zhǎng)而細(xì)且中間還不能支撐的零件,使用車(chē)銑復(fù)合加工中心能較好地防止零件在加工中產(chǎn)生撓(彎)曲 。與車(chē)削相比,理論上講,銑削能夠在刀具承受很小壓力的情況下切削零件。但實(shí)際上還需解決大量的技術(shù)難題。
    長(zhǎng)時(shí)間加工: 在難加工材料切削中,一把車(chē)刀的使用壽命很短,而銑刀因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)多刃切削而分配切削載荷,所以能使用很長(zhǎng)時(shí)間。由于銑刀有較長(zhǎng)的使用壽命,所以能夠省去切削中間多次換刀的麻煩。
    偏心加工或異形加工: 銑刀的徑向(X軸)運(yùn)動(dòng)能夠與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相合,加工復(fù)雜零件的外形輪廓。寶宇數(shù)控使用這一技術(shù)粗加工三葉狀圓錐形的“capto”刀具夾頭。同樣原理,在一次裝夾中,零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),銑刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng),也能在一次裝夾中加工偏心的不對(duì)稱(chēng)零件。加工汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上的偏心軸也是一個(gè)很好的例子。但在加工精度方面還需作大量的研究工作。
    車(chē)銑復(fù)合加工中心技術(shù)
    車(chē)銑復(fù)合加工中心,對(duì)機(jī)床沒(méi)有什么特別的要求,但zui少得提供一個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)。
    工件的轉(zhuǎn)動(dòng)為銑刀傳遞需要的進(jìn)給速度(動(dòng)力),提供了C 軸運(yùn)動(dòng)。然而,工件需達(dá)到的切削速度是以ipm計(jì)量而不是車(chē)床的以spm計(jì)量(這意味著工件在車(chē)銑復(fù)合加工中心中,比車(chē)削時(shí)的切削速度低很多)。但是,Y軸運(yùn)動(dòng)是需要的,因?yàn)檫@時(shí)的銑刀不得不做很多的偏心加工。而且刀具在進(jìn)行偏心加工時(shí),還不能加工到零件的要求尺寸,因?yàn)榈毒咴谥行臅r(shí),刀具中心與零件的旋轉(zhuǎn)中心正好相交,刀具只能使用其端面進(jìn)行切削(即不能切削),而不是用它的切削刃切削。為保證切削刃能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行切削,刀具中心線將必須偏移零件旋轉(zhuǎn)中心線至刀具直徑的1/4。
    在車(chē)銑復(fù)合加工中心加工中,有三種刀具能有效地使用,其主要原因是使用wiper刀片或切削刃。對(duì)于車(chē)-銑加工中的端面銑刀,可進(jìn)行大型平面或重載間斷切削。鑲齒立銑刀用于臺(tái)階銑削。使用整體式立銑刀加工外圓零件和精銑較深的窄槽等。以上刀具的wiper刀片結(jié)構(gòu),是通過(guò)刀具四個(gè)切削刃中的兩個(gè)通往零件深處進(jìn)切行削,達(dá)到高精度加工的。
    但使用這種方法,在刀具接近一個(gè)臺(tái)階和一槽兩側(cè)面加工時(shí),就將出現(xiàn)問(wèn)題。這時(shí)在偏心刀具加工后,將會(huì)在零件表面留下許多個(gè)圓角。
    為了加工掉這些圓角,刀具必須進(jìn)行第二次加工。這時(shí)不再需要刀具偏斜,沿Y軸將刀具移動(dòng)到零件的中心位置進(jìn)行加工。而這次所謂的二次加工,沒(méi)有能夠切削到金屬材料(有時(shí)需要留些余量加工),除非要求臺(tái)階處必須清根,而這在實(shí)際使用中是不允許的。
    在車(chē)銑復(fù)合加工中心加工中,一個(gè)盡管使人不滿(mǎn)意但它確是無(wú)法改變的事實(shí),是產(chǎn)生出加工零件的形狀誤差。銑刀在圍繞零件進(jìn)行圓周銑削時(shí),將在零件表面不可避免地形成一些有規(guī)律間隔的扇貝狀痕跡。這個(gè)誤差不能被*消除,但是它能夠使用wiper刀片進(jìn)行有效地控制。一個(gè)wiper刀片是一個(gè)緊跟著其它刀片之后,使切削刃在寬度方向上,稍微突出,使刀片切削刃正好延長(zhǎng)至加工零件表面中,加工出新的切削表面,將扇形痕跡稍微地修平了一些。
   產(chǎn)品專(zhuān)家說(shuō),他的公司為車(chē)銑復(fù)合加工中心開(kāi)發(fā)的刀具都集中在wiper刀片結(jié)構(gòu)上。這種wiper刀片結(jié)構(gòu)的刀具,已經(jīng)使扇貝狀痕跡得以較好地控制。因?yàn)橐?guī)律揭示,一個(gè)特殊的wiper刀片,使用戶(hù)能在選擇合理的車(chē)-銑加工參數(shù)下,將類(lèi)似的這種給零件造成的形狀誤差,控制到一般產(chǎn)品質(zhì)量可以允許的程度。
    切削力和變形
    一個(gè)裝有wiper刀片的刀具是一個(gè)可以將四個(gè)切削刃中的兩個(gè)切削刃達(dá)到很深的零件中,使wiper刀片發(fā)生很大影響的整體式立銑刀。這一新結(jié)構(gòu)刀具的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,這個(gè)刀具設(shè)計(jì)能在一個(gè)有利的切削方式下,改變切削力的方向。在車(chē)銑復(fù)合加工中心,當(dāng)為使刀具獲得足夠切削力需要零件進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí),即產(chǎn)生一推向刀具軸方向的切削力。因?yàn)楝F(xiàn)在只有兩個(gè)切削刃位于刀具底部,這將較好地減小刀具切削力的軸向分力。這時(shí)的更大切削力,將作用于刀具的直徑方向。

    事實(shí)上,這一改變將使我們看出,車(chē)銑復(fù)合加工中心與普通銑削加工之間的區(qū)別。在普通銑削加工中,沿著刀具軸向的切削力很小。而加工零件也正好裝夾在這一方向。但是,在車(chē)銑復(fù)合加工中心加工中,零件一般多是長(zhǎng)而細(xì),且為兩端支撐而中間剛性zui差。所以即使在刀具軸方向,作用于很小的切削力,也將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的趨勢(shì)。為在這一應(yīng)用中使刀具軸方向的受力狀態(tài)更好,就要求設(shè)計(jì)出與眾不同的新型的刀具結(jié)構(gòu)。這也是目前車(chē)銑復(fù)合加工中心技術(shù)發(fā)展中,急需解決的技術(shù)難題。

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