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3.2 切削刀具与型腔加工的智能化
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切削刀具供应商通常会聘用经验丰富的专家去访问加工车间,并针对特定的加工任务,推荐能提高生产率的刀具和加工参数。如果这种加工需要不断重复进行,那么这种技术服务可能极具价值,但如果这种加工只是偶尔为之,那么这种服务就只具有边际价值。


加工车间也可以参照有关的表格和规则,来修改和优化自己的数控加工程序,但除非是针对价值很高的加工任务,否则编程人员和机械师往往没有足够时间去掌握和运用这些知识。


如果切削刀具像电脑那样更加智能化,就可以把它们在不同加工条件下的性能特点植入软件中。有了这些信息,就可以通过在CAM软件的用户界面上进行一些调整,对所有加工任务(即使是常规加工)的加工参数进行修改,以优化生产率。


虽然这种特定的合作主要侧重于型腔的高速加工,但它可能会导致刀具供应商、机床制造商和控制软件提供商在其他方面的进一步合作,将针对特定加工设备的“智能”数据库植入到CAM软件包中。


由于担心打刀和损坏工件,加工人员在操作数控机床时,通常采用的切削速度都低于机床能够达到的速度。如果他们采用了更高的切削速度,同样出于对损坏刀具和工件的担心,许多操作者都会减小进给量。


这种加工方式通常并不正确。虽然在高速切削时,过大的切削力有可能损坏刀具,但主要的大敌是切削热。高速切削——即使采用较小的切削步长——会产生大量的切削热。


随着切削速度的提高,刀具以更快的速度切除工件材料,产生更薄的切屑,这些切屑吸收并带走的热量减少。这是违反直觉的,但实际上,为了产生能将更多热量从刀具/工件界面带走的较厚的切屑,就需要增大进给率。


采用“高效加工”和“动态铣削”,切屑厚度可达25mm,并具有足够大的体量来带走切削热。由此产生的切屑应该具有多种颜色——而不全是黄铜色或深蓝色(五彩斑斓的颜色表明切屑在切削时被加热,随后又完全冷却)。全黑色的切屑表明切削温度过高,切屑被烧伤。在这种情况下,如果用户希望保持相同的切削速度,就必须加大进给率,以增加切屑厚度。


采用“高效加工”规则的“动态铣削”是一种主要用于切削钢的高速粗加工方法,它不能用于加工耐热高温合金(如Inconel或钛合金),因为这些工件材料的“高效加工”规则尚未制定出来,而高温合金的加工方式与工具钢截然不同。


在采用“高效加工”工艺之前,对自己的机床进行评估至关重要。例如,如果操作者选择了某种“高效加工”系数,并希望采用12,000 rpm的主轴转速,且该程序表示,机床必须以500ipm的切削速度进行加工,以产生合适的切屑负荷,对于某种机床和工件而言,这有可能实现,也可能无法实现。如果因为走刀变向过多(或由于机床速度有限),切削速度只能达到180ipm,就会造成切屑太薄和刀具烧伤。在类似这样的情况下,就需要减小“高效加工”系数。



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