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五坐标高速铣削加工机床的关键技术
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五坐标高速铣削加工机床的关键技术

一、前言
数控高速切削制造技术促进了机械冷加工制造业的飞速发展,革新了产品设计概念,如通过采用整体件加工取代零部件的分项制造装配,提高了加工效率和产品质量,缩短了产品制造周期。高速切削加速了汽车、模具、航空、航天、光学、精密机械等产品的更新换代,加速了制造技术与装备的升级,推动了企业技术进步。但目前国内存在相当一部分高速机床因各方面的原因并没有达到理想的效果,如刀具配置跟不上而低速使用,高速电主轴因长期受重载荷或使用不当造成寿命低下,企业高速切削工艺参数库及CADCAM高速编程软件包造成高速切削应用不是很好,高速切削工艺流程与传统的工艺流程没有有机结合,没有充分发挥高速切削加工变形小、加工效率高、定位装夹少的优势。

高速铣削机床的特点,采用主轴运动结构实现载荷的平稳,减小工作台由于运动的惯性,尤其是当工作台承载较大时,工作台本身和工件的运动载荷对高速切削极容易引起冲击,机床结构的新颖性对高速切削有着重要的影响,传统机床依靠工作台移动实现机床的XY方向的移动不是很适合高速切削。高速机床有瑞士Mikron公司VCP710、美国Cincinnati公司HyperMach五轴加工中心、日本Mazak公司SMM-2500UHS、德国Roders公司RFM1000、意大利FIDIA公司KR214六坐标加工中心、FIDIA公司D218五坐标加工中心等。

一般情况下,高速切削其切削速度比常规速度高出5~10倍,其材料的去除率是常规切削的3~5倍以上。对于铝合金铣削可达到1100m/min以上,铸铁可到700m/min,钢材可到380m/min以上,钻削200~1200m/min,磨削150~360m/min。采用FIDIA KR214五坐标高速铣削加工中心机床及机床验收标准试切产品。

二、高速铣削刀具刀柄

1.高速铣削刀柄

由于高速切削时,主轴、刀柄及刀具在高速旋转情况下,较小的偏心就会产生较大的离心力,由振动引起产品的质量、降低主轴和刀具的使用寿命。常规的刀具刀柄系统难以满足高速切削时的切削刚度和精度要求。现阶段比较流行常用的高速刀柄系统主要有德国的HSK刀柄、美国KM刀柄、日本NC5刀柄。HSK刀柄及KM刀柄均为1:10的锥度,采用主轴锥孔和刀柄端面过定位的方式,实现刀具的定位夹紧,其重复定位精度在传统7:24的锥度刀柄±2.5μm提高到±1μm,采用这种刀柄系统可以提高主轴刚度、由于其契形效果好,能提高刀具的抗扭能力,且转速越高其锁紧力越大。但这种刀柄价格较贵,一般为常规刀柄的1.5~2倍,其最低转速小于KM刀柄。一般情况下,高速铣削时,刀具刀柄的不平衡力小于切削力时,不影响刀具的使用寿命和切削效率。
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