高速加工 – 铝

更高效、更快速地生产和加工零件的市场竞争力和压力已将重点从传统加工转移到高速加工 (HSM)。 高速加工涉及通过采用更高的主轴速度、更高的进给和切削速度来实现更高的材料去除率。 HSM 可以帮助提高生产率、缩短循环时间并有效地延长工具的使用寿命。

铝具有最高的机械加工特性之一,它在各个行业的应用,尤其是航空航天和汽车行业在过去几年中得到了巨大的发展。 因此,为了使铝铣削过程更加高效和多产,导致了各个行业对高速加工过程的适应。 然而,铝铣削存在一些挑战,需要处理这些挑战才能使工艺安全高效。 其中一些挑战是:

  • 高速加工会在表面-刀具界面产生高热量。 这种热量会使铝加工硬化,并使进一步的加工和铣削过程变得困难。 为了克服这一点,必须采用冷却策略。
  • High-speed machining means higher cutting speed rates, which leads to enhanced vibrations and chatter. These vibrations are detrimental to tool life and can also damage the aluminum part. Therefore, extra precaution must be given to balancing and design of tool used while performing the milling apparatus on a high-speed machine.
  • 铣削过程中更高的切削速度意味着刀具和工件上的切削力更大。 这些更大的力会使工具处理更加复杂。 如果操作不当,工具可能会脱离处理程序,并对机器和操作员造成损害。
  • 高速加工的操作需要比传统机器更多的技能。 不熟练的操作员和技术人员可能是有害的。

一旦克服了这些挑战并确保了操作员的安全,就可以收获高速加工的好处。 高效加工过程的首要特征是进给率。 更高的进给率确保了加工过程的更高生产率。 高速加工与传统铣削的不同之处在于,HSM 可以实现更高的进给速度。 此外,与其他金属或复合材料相比,铝具有更高的机械加工性,使其铣削效率更高,生产率更高。 铝的这种有利特性使其有利于在航空航天和汽车工业中使用。 更高的材料去除率使铣削过程更快、更高效。 需要大量材料去除的汽车和航空航天零件的生产使用高速铣床的效率更高。

在使用高速铣床时,一个重要的考虑因素是切割点处的温度升高。 研究表明,随着进料速度的增加,温度会升高。 这会通过加工硬化导致材料机械性能发生变化。 这导致机械强度增加和可加工性降低。 为了克服这一挑战,必须使用冷却剂。 对于铝,有利的特性是随着速度上升超过某个点,温度最终会降低。 最初,随着进给速度的增加,切割处的温度会增加。 在温度达到最大值后,进料速度的任何进一步增加都会导致温度下降。 这种降低的温度有利于我们的铝铣削工艺,因为冷却液要求低且材料的机械性能不受影响。

Another advantage of aluminum milling using high-speed machining is the production of thin chips. As the cutting speeds are higher with reduced diameters of cutting tools, the chips produced during milling are thin. Another factor contributing to these thin chips is the machinability of aluminum. This soft metal, unlike other alloys and metals like titanium, chromium, and tungsten alloys, is easier to machine and hence at higher speeds produces thinner chips. These thin chips are favorable for the milling process as they help in heat dissipation. The chips transfer heat from the point of cut and hence, reduce the chances of work hardening. This otherwise work-hardened material can deteriorate the tool and may even break it or can cause damage to the workpiece itself.

高速铣床也可以在铝铣削过程中使用减小直径的切削刀具。 在传统铣削中,较大直径的刀具在较低的主轴转速下使用。 但是,对于 HSM,使用了直径减小的切削刀具,从而导致铝工件的切削深度较低。 这是有利的,因为减小的直径可以限制离心力。 这些离心力是造成工具不平衡的原因,这会使工具的处理变得复杂。 离心力的大小增加超过临界值会导致工具从机器上脱落,从而对操作员或工件造成伤害,甚至自身折断。 如前所述,刀具直径的减小也是产生薄切屑的原因。

总之,HSM 提供的高速材料去除不仅提高了铝铣削过程的效率和生产率,而且铣床和设备的寿命也显着增加。 铝铣削过程中更快的切削速度大大减少了传递到工件和刀具的热量。 这种减少的热量传播减少了否则会出现在工具或工件中的热应力。 此外,加工硬化过程受到抑制,使机械加工更容易并减少工具的磨损,从而提高其使用寿命。