机床满足高速切削的几项要求

优胜编程龚老师

机床满足高速切削的几项要求:

采用高速加工技术加工模具，除加工产品质量高以外，还能够显著减少乃至取消效率低下的磨削以及人工后加工工时，整体上缩短模具的加工制造周期。
    为适应市场需求，新产品的开发日程日趋缩短，只有将产品快速推出市场方能抢占先机(商机)。例如手机模具的交付期，传统由市场需求、设计研发、制造加工、试模、产品推出的整个过程，已从45天压缩到30天，甚至是14天。在这种情况下，从研发、制造到交货，传统的制造及加工技术已无法满足市场需求。换言之，在21世纪“速度”与“质量”将决定谁是市场的赢家。因此生产设备、外围设备、生产技术、加工刀具、CAD/CAM/CAE软件都必须朝高速高精度高效率化发展。

    而机床如何能满足高速切削，大体上可分为以下几项要求：

    1.机构设计适合高速运转

    高速运转的机床首先要求其机构具有高刚性，要能吸收高频振动及高惯性G值，以确保高速切削精密度及稳定度。主轴转速现在已能达到很高的程度，这就要求高速主轴要有良好的润滑及冷却系统且又需符合短小轻薄的原则。作为高速加工的执行机构之一，高速进给机构要求能满足高进给加减速，同时必须达到高精度。因此，伺服电机与滚珠丝杠需无背隙及LOSSMOTION现象的实际传动，方能在高进给切削方面显示出效果；滚珠丝杠机构的设计也要能确保定位精度及防止热变位误差；而Z轴则要求轻量化，因为Z轴上下反应必须灵敏且不会有干涉抖动现象，同时需有特殊电控回路设计，这样Z轴即使在瞬间断电情况下也不会掉下，造成刀具插刀损坏。模具加工一般均为长时间加工，因此在主轴变频器长时间高速运转热量上升，很容易造成电子零件老化，因此电控箱需采用密闭式空调系统，方能确保箱内零件寿命及其稳定性，并防止油污进入。

    2.优秀的CNC控制系统

    CNC数控系统是发出位置指令的单元，要求指令能准确而快速地传递，经过处理后对每个坐标轴发出位置指令，伺服系统必须按照该指令快速驱动刀具或工作台准确地运动。它要求能够快速地处理程序段，能够把其加工误差控制为最小等等。在高速加工应用领域，西门子840D和Fanuc18iMB最具代表性。

    3.适合高速运转的刀柄及刀具

    高速切削用的刀具，尤其是高速旋转刀具，从保证加工精度方面以及操作安全方面考虑，都要求刀具及刀柄有更好的质量和性能。对于刀具来说，细长比小于10倍以下较好。这里有碳化钨刀具、CBN刀具和镀钛碳化钨刀具。而对于刀柄来说，要求其动平衡小于2.5G以下，HSK、BBT(BTF-B)和一些专用刀柄就能很好地满足以上要求。

    4.专业化的CAD/CAM软件

    专业化的CAD/CAM软件要求有精密的路径计算方式，除可精确地达到3DProfile的准确度要求，同时更可达到减少放电工序，甚至不用抛光就可达到表面质量要求。它必须能产生良好切削路径，使切削量稳定，不但提升加工效率，而且可以延长刀具寿命并节省刀具成本。介于设计软件的多样化，它需具有与其他软件良好的转档兼容性，可轻松地将其他软件转档的图档承接而不失真，即使有小破洞或段差亦能在内建的2D、3DCAD中快速修复，为使用者把住漏洞，掌握时效。 在实用性方面，专业化的CAD/CAM软件需有自曲面CAD的功能，在NC加工前了解工件特色与重点，以及最适化模拟切削的功能。同时，它也能模拟切削状况改变刀具路径与数据，以达到最适合状态。如空切去除、自动提刀高度改变、过弯减速、重切减速、圆弧变换等。尤其是刀具长度测定，可在加工前检测出最短刀具夹持长度，使加工安全性及稳定性达到最佳状态。

    除了有完整的保护锁码装置，保护软件不会被盗外，其次应内建完整高速加工机床使用的刀具库及加工方法，累积保留公司刀具及加工KNOW-HOW，降低人员流动对公司的影响。

    在安全性能方面，CNC程序需完全经由实体检验，产生最佳化程序，彻底解决过切、撞刀、干涉等问题。同时透过实体比对更可全面地检查未加工区。能拥有3D立体进退刀功能，切削符合最佳模具品质与延长最大刀具寿命，加工表面接痕少刀具最少。同时还要求做到等量、等负荷、等方向切削，这不但可保护主轴寿命，节省一半以上刀具费用，而且加强了伺服加工效率，缩短其加工时间，据现有客户反馈，该公司导入高速加工后，其加工及打磨时间与原来加工时间相比降低2/3。最后要求其能提供完整实体模拟机能，例如提刀最佳化，刀把、刀具干涉检查，过弯转角处理等，这除了可悍卫切削的安全性亦可去除空切。

    5.环保要求

    (1)全密闭式护罩，防止加工中油汽飞散空气污染。

    (2)加工油气吹屑装置，降低加工中大量油汽产生。