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朋友要买一台立式高速加工中心机床,我告知他怎么选型

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发表于 2019-1-24 08:49:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
(一)

朋友要买一台立式高速加工机床,用于钛合金材料模具的加工,让我推荐机器并协助选型。
现就高速加工与高速加工机床的选型和各位分享。
(二)

机械加工从微观上讲,就是材料的一种撕裂现象。要让材料按照预定的轨迹连续的撕裂,就必须提供足够的速度、力量和位移。
金属材料的撕裂实际上就是刀具与切削点的力的作用和位置的变化,切削热的产生是必然的,而切削热直接决定了加工刀具的寿命,工件加工的质量、效率,以及机床与工件的热变位。

(三)

传统的模具零件的加工多采用,
1.对材料进行热处理调质,使工件的硬度降级,具有可加工性;
2.对工件留余量进行粗加工,余量的大小主要决定于工件加工后热处理的变形量;
3.热处理淬火,提高工件的硬度;
4.精加工达到精度要求,由于工件硬度较高,精加工多采用磨削或者电加工放电腐蚀工艺。
5.再进行精密装配。
加工时需要多工序的来回穿插,加工周期较长,生产组织难度增加,加工的精度很难保重。加工时工件容易产生内应力,且内应力难以释放。

加工中心

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(四)

高速加工技术的产生,突破了硬、脆、软等工件难以加工的魔咒。
工件的毛坯淬火后,在一台机床上实现粗加工、半精加工和精加工,并且可以达到以铣代磨的功效。
高速铣削的核心在于极大的减小了每切削刃的金属弃除量,使切削点的切削力减少,切削热减少,高速的相对运动使加工热瞬间离开切削点,对不同的加工材料和加工工艺,当速度达到一定值时,加工速度越高,加工点的温度会越低,从而使加工效率提高,刀具寿命增加,工件的加工质量提高。
高速加工是多次对工件的细微剥离,每一刃的切削都是对工件应力的一次减除。

(五)

高速加工的三要素:
1.具有真正能力的高速加工机床
2.高速加工刀具
3.高速加工工艺
其中,高速加工工艺是高速加工中最省钱,但最关键的要素。
高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前,一般认为,高速切削各种材料的切速范围为:铝合金已超过1600m/min,铸铁为1500m/min,超耐热镍合金达300m/min,钛合金达150~1000m/min,纤维增强塑料为2000~9000m/min。各种切削工艺的切速范围为:车削700~7000m/min,铣削300~6000m/min,钻削200~1100m/min,磨削250m/s以上等等。

加工中心

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(六)

着重分享一下高速加工机床。
高速加工机床必须具备“三高”,即高刚性、高精度、高速度。
1.高刚性是高速加工机床的基础,它关乎到人、机、工件的安全问题。机床加工时,刀具转速过万转,如果机床刚性不足出现变形,会使刀具断裂飞出,破碎刀具飞出的速度常常大于步枪子弹出膛的速度。
刚性首先决定于机床的设计结构,小型立加的龙门框架式结构是最常见的一种结构形式。
其次在于各个部件材料的选用,德国、瑞士、日本机床工业的牛九牛在材料上。
再次就是各个部件的加工精度与机床的整体装配。
机床的刚性分为静态刚性和动态刚性,静态刚性是基础,动态刚性是机床应用优劣的展现,毕竟机床是用来做加工的,不是拿来欣赏观看的。

2.精度以及精度的稳定性是高速机床的命根子,机床在高速加工中,每一次动态精度的变化都有可能造成机毁人亡工件报废。

机床的精度由数控系统的控制精度、机械精度和温度梯度对机床形变组成。
A.数控精度是指位移转化为伺服电机轴的转动量与给定值的差值,数控精度一般决定于数控系统的制造商,不同价位的数控系统有不同的数控精度。
B.机械精度是一个机床厂实力与工艺的积淀。目前一些轻资产的机床制造商采用购买专业厂家的光机来做机床,把质量的命脉与第三方合作。
C.抑制温度梯度对机床精度的影响是高速机床技术的关键所在!行业里有这样的定论“一米长的丝杠,在常温状态下,温度每变化一度,伸缩量为11微米”,如果机床零部件的制造和装配没有在恒温状态下进行,上午装配和下午装配的间隙完全相同,等到晚上以后,就会出现装配间隙的不均匀,间隙的不均匀直接影响着机床精度的保持性、机床的刚性和机床的寿命。
时常看到一些机床厂家样本上标明机床的精度只有几个微米,但以参观其装配车间就会发现样本本身就是一个骗局。
温度的变化是一个多变量的复杂关系,首先要确认热源,其次要减小或抑制热源,再次就是热补偿。
机床的精度可分为几何精度、位置精度,也可分为静态精度和动态精度。
机床精度是加工精密工件的必要条件,但不是充分条件。

3.高速是高速加工机床的脸,既然成为高速机床而打不到真正的高速那就是惘然。
高速必须同时具有:数控系统具有足够高的运算速度,超前的运算量必须为加工提供足够的预测和处理时间,主轴必须具有足够高的稳定转速,进给轴必须具有足够的进给速度。
对于加工机床,高速的基础决定于机床的刚性和功率。
在高速加工领域分为两个分支,第一:轻型加工雕铣机;第二:用于模具加工的切削机床。两类机床的设计设计理念有巨大的差别。使用时千万不要混淆。

加工中心

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(七)

高速机的选型步骤及原则
买机床绝大多数是为了干活,应该有其典型工件;能买机床一定有其工艺路线和工艺想法。
买机床实际上是对机床供应商的的考研和对自己工艺方案的一次检验。
拿着同样的一个工件,提供给不同的设备供应商,在同等的条件下让大家提供工艺方案和设备配置。
只推销设备参数的销售员不是一个越秀的销售员,一个只要求设备参数的设备采购员不是一个优秀的设备采购员。
把设备卖给客户是为了让客户干活挣钱,买设备的目的也是为了为了干活挣钱,只计较无可轻重的参数,忽略了实际加工的失效那是不负责任的作风。

(八)

钛合金淬火硬度虽然不高(HRC30),但由于钛合金导热系数低、塑性低、加工硬化倾向高等特性,故在加工中切削力大、切削温度高,导致刀具易磨损,寿命减低。
钛合金加工时的热量会使材料表面被氧化、氮化和碳化。会形成一氧化钛、二氧化钛、三氧化钛、碳化钛和氮化钛的混合表皮。加工过程中稍不注意温度就会升高。就容易出现“豆腐变成铁”的问题。
钛合金加工时工艺与刀具的选择更为关键。   
西安坤晖肖乃宽2019.1.25于江林                                                                       



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