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    技术应用 用微型刀具进行高速切削(II)

    帖子创建时间:  2008年12月16日 10:17 评论:0 浏览: 682 投稿

       (2)冷却方式的优化

        用微型刀具进行高速加工时会产生大量切削热,因此需要采取一些措施来冷却降温。虽然高速切削在减少切削热方面具有某些优势,但仅靠高速切削技术有时还不足以完全解决冷却问题,因此对于某些加工仍然需要一套有效的冷却系统。

        冷却系统能消除切削热,同时还可以起到润滑作用,使刀具能够在工件表面进行快速切削。尝试用一把冷却的餐刀切一块冷黄油是一件相当困难的事,因为餐刀切过黄油表面时缺乏润滑。但如果将餐刀加热后,它就能够融化少许黄油,从而为餐刀提供润滑,使其很容易地切割黄油。用刀具进行高速切削也是相同的原理。微型刀具需要使用粘度比水更低的润滑剂,这是因为需要使冷却液能够到达高速旋转刀具的切削刃处。乳基冷却液的粘度比水基冷却液大,因此不适合用作微型刀具高速切削加工的润滑剂。

        加工中使用的微量喷雾冷却系统可以采用酒精(乙醇)作为冷却液,它对于有色金属和某些塑性材料加工的冷却润滑效果十分理想。但在加工钢铁类材料时则需要使用油基冷却液,即酒精冷却液的优点并不适用于钢铁材料的加工,因为硬质合金刀具在钢铁表面可能会引起瞬间放电,如果暴露于乙醇基冷却液中则可能产生相当高的动态电势。

        常用的喷淋冷却液通常都是石油基制品,这些冷却液使用后需要进行适当的回收处理,会产生附加费用。而酒精使用后就全部蒸发了,因此无需处理或回收再利用。虽然酒精具有易燃性,但它很低的挥发点使其成为一种对高速切削加工非常有效的冷却润滑剂。由于酒精是一种天然化合物,对环境无害,无废弃物,无需清扫,因此也不会产生相关费用。此外,用酒精作为冷却润滑剂不会在工件上残留任何油渍,从而可以避免对工件再进行去油污的二次操作,而这些工序的成本都相当高。

       (3)高速切削技术

        刀具直径越小,有效切削工件所需的主轴转速就越高。用微型刀具进行铣削、钻削、铣螺纹和雕铣加工时,采用转速范围6000~60000r/min的高频主轴最为理想。高速切削技术采用了高转速、小步距、大进给的加工策略。试想,移动你的手通过燃烧着的蜡烛火苗,如果你的手移动缓慢,火苗就有足够时间灼伤你的手;而如果你的手快速掠过,火苗就来不及灼伤皮肤。用微型刀具进行高速切削加工的原理也与此类似,当刀具快速移动时,切削热就来不及传入工件中并造成各种问题。

        在切削加工过程中,刀具不断将切屑切离工件。所产生的切削热约有40%来源于刀具每一个刀面与切屑的摩擦发热,另有约20%来源于切屑的变形(弯曲)发热。因此,总共有约60%的切削热来源于切屑内部。高速切削技术尝试利用切屑带走大部分热量,以实现更为清洁的切削。较高的加工质量是基于良好的刀具冷却、较低的切削力和因此而减小的加工振动。

        采用高主轴转速可将切屑载荷(切深)减小到0.005″(0.13mm)以下,如此小的切深能显著减小刀具与工件材料之间的切削力。高速/小切削力加工产生的热量较少,可减小刀具偏差,并可实现对薄壁工件的加工。由于具有这些优点,采用高速切削可以获得较好的加工表面质量,切削温度较低,工件易于夹持,加工精度也较高。

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