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cyqdesign

2007-07-18 19:35

高速加工與高效加工技術(shù)介紹

　　20世紀(jì)80年代末興起的高速加工(HSC)，由于顯著提高了切削速度和進(jìn)給速度，從而大大縮短了加工時(shí)間，提高了工件表面質(zhì)量和加工精度。并因此而實(shí)現(xiàn)減少加工工序和簡化生產(chǎn)工藝流程，以及促使一些行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，有力地推動(dòng)了整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。高速加工使“生產(chǎn)率”和“柔性”兩個(gè)相互矛盾的特征參數(shù)融合到一起，從而用高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)線，推動(dòng)了汽車等中、大批量生產(chǎn)行業(yè)中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。
　　
　　高速加工導(dǎo)致工藝替代，從而簡化生產(chǎn)工藝流程。在模具制造中用高速硬銑替代電火花加工是一個(gè)十分典型的例子，淬硬后的工件可在一次裝夾下通過粗銑和高速精銑加工成成品。高速硬銑的應(yīng)用，為模具制造實(shí)現(xiàn)CAD-CAM-HSC的集成創(chuàng)造了條件，高速硬銑工藝無疑給模具制造技術(shù)帶來了一次重大變革。
　　
　　自高速加工興起的十多年來，高速加工技術(shù)獲得了廣泛推廣和應(yīng)用。在生產(chǎn)中，通過高速加工，顯著縮短了基本時(shí)間，也相應(yīng)地提高了輔助時(shí)間相對于基本時(shí)間的比例(從過去的7%：93%到目前的35%：65%，對于鋁合金材質(zhì)工件的加工，這種比例更達(dá)到了50%：50%)。從目前的技術(shù)狀況看，通過高速加工進(jìn)一步降低基本時(shí)間的潛力已不是很大。
　　
　　近年來，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，愈來愈多的則是采用高效加工(HPC)——提高單位時(shí)間材料切除量和顯著減少輔助時(shí)間——來進(jìn)一步降低切削過程中的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。
　　
　　高效加工(HPC)與高速加工(HSC)不同的是，它并不只是限于提高切削速度和進(jìn)給速度，而是把優(yōu)化材料切除率放在首位，旨在通過提高單位時(shí)間的材料切除量和降低加工時(shí)間(基本時(shí)間和輔助時(shí)間)來進(jìn)一步降低加工費(fèi)用。
　　
　　材料切除率(Q)決定于側(cè)吃刀量(ae)、背吃刀量(ap)和進(jìn)給速度(vf)。對于銑削加工，進(jìn)給速度(vf)又取決于每齒進(jìn)給量(fz)、刀齒數(shù)(z)和銑刀的轉(zhuǎn)速(n)。
　　
　　單位時(shí)間的材料切除量可用Q=ae·ap·vf /1000=ae·ap·fz·z·n /1000 (cm3/min)來表示。
　　
　　我們從這個(gè)表達(dá)式可以看出，材料切除率與5個(gè)切削參數(shù)有關(guān)，所以，高效加工可以但并不是必須包括高速加工，這意味著高效加工和高速加工之間不存在明顯的界限。
　　
　　航空工業(yè)是最早應(yīng)用高速加工和高效加工新工藝的部門。飛機(jī)的梁、框架和大型壁板等承力構(gòu)件采用的是整體結(jié)構(gòu)件，加工時(shí)其毛坯75%~95%的材料將被切削掉，對于這種特別高的切削量，無疑采用高效加工是最合適不過的。在德國奧格斯堡(Augsburg)的EADS(歐洲航空防御和航天公司)在 20世紀(jì)90年代采用HSC工藝加工軍用飛機(jī)某一鋁合金整體構(gòu)件，主要目的是為了簡化生產(chǎn)工藝流程，以較少的工序獲得高的表面質(zhì)量，而不是提高材料切除率，加工時(shí)使用了54把刀具，共花了25個(gè)小時(shí)完成加工。為進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)率的潛力，后來就很自然地轉(zhuǎn)向采用高效加工，采用了40把刀具，加工時(shí)間僅為 12個(gè)小時(shí)，減少了一半多。
　　