現代工業需要快速制造,快速手板或定制零件的需求每個月都在增加。客戶希望他們的訂單更快,并且需要組件比以前更準確。鋁是現代生產中使用最廣泛的合金之一,它輕巧,堅固,耐用且耐腐蝕。
現代成功的CNC鋁加工方法之一是高速銑削。與常規銑削相比的主要區別在于,高速銑削的速度要高得多,并且機械加工者可以通過它們提高切削進給量,有很多優勢。
更高的效率
通過將切削速度提高到傳統鋁銑削速度的三倍,可以將進給量提高兩倍(對于較軟的鋁合金而言)。據我們所知,加工進給是定義整個銑削過程生產率的參數。就是說,與常規銑削相比,高速加工效率可以高得多。鋁的機械加工性可以將主軸轉速提高到18000 rpm,甚至更高。
如此高的材料去除率使鋁加工服務成為汽車和航空航天行業非常有利可圖的產品。在第一種情況下,汽車手板需要去除大量的材料,并且銑削設置最好盡可能少。在第二種情況下,有很多長而大的零件,它們的凹槽和薄壁,此外,鋁合金是飛機和火箭所需要的最多包含80%。
切削溫度更低
已經證明,切割溫度隨著速度的增加而變化。首先,隨著速度的增加,溫度也隨之增加。但是,隨著速度繼續升高,溫度開始急劇下降,直到某個時候不再變化。增大切削速度只會在較小程度上降低溫度。例如,當以300-500 m/min的速度研銑削時,溫度可能達到600-800度。但是,如果將速度提高到1200,溫度會下降到不到200度,在1800 m/min時溫度僅為150度。從那時起,更快的切割是沒有意義的。
只要考慮一下,僅150-200度!由于局部熱處理,切削區域的材料特性不會發生變化,不會增加金屬晶粒,并且對冷卻的要求要小得多。我會說這是一個很好的優勢。
工具壽命更長
這似乎很奇怪,因為切削速度較大,因此刀具磨損也必須如此,但是如果我們將HSM的鋁切削刀具與傳統銑削所切削的材料數量進行比較,而不是將刀具壽命縮短為幾分鐘,將會看到差異是顯而易見的,并且可以說是對高速銑削鋁材的青睞。延長刀具壽命的原因是什么?首先,切削溫度較低,這意味著刀具材料強度較高。然后,高速銑削時的切屑寬度要小得多(即使進給量增加,刀具轉動得更快,并設法切出更薄的切屑)。
另外,在加工鋁時,主要問題之一是鋁太軟,在加工過程中會粘在刀具的切削刃上。這降低了刀具的清晰度并增加了切削力,從而縮短了刀具壽命。但這并不是高速發生的。
精度更高
我們都認為較高的進給量會使鋁表面的光潔度降低,因為刀具的切削刃移動得更遠,而刀具可以轉彎并切斷。通常,這會導致切屑變寬,切削力更高以及表面光潔度變差。但是,在HSM中,盡管進給量很大,但刀具的速度較高,因此切屑實際上比常規銑削中的薄。
恒定的刀具嚙合角
用立銑刀銑削型腔時的主要問題之一是制造型腔角。立銑刀必須旋轉90度才能產生型腔,并且此時,必須將其切削的材料加倍(從型腔的兩側)。這導致切削力局部增加,并且對刀具壽命和零件精度非常不利。但是,HSM鋁銑削具有許多預定的刀具路徑生成策略,其中包括恒定的刀具嚙合角。這意味著在以圓形軌跡加工圍繞它的所有材料時,刀具逐漸接近該角度。這樣,切削力保持恒定,精度也保持不變。此外,刀具壽命得以延長。
冷卻液的使用更少
一些用于鋁加工的HSM策略根本不使用冷卻劑。我的意思是,在200度下進行加工幾乎不需要冷卻材料和刀具。但是,某些極其精確的操作仍使用冷卻劑以提高零件質量,但與傳統機加工相比,冷卻劑的數量要少得多。一些鋁高速銑削工藝使用所謂的最小量潤滑。所施加的冷卻液量僅足以形成薄膜,從而降低摩擦并提供一定的冷卻。
因此,非常明顯的是,高速鋁銑削是一種創新的生產方式,用于制造定制零件,鋁合金手板以及小批量生產。