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鈦合金數控加工對機床的基本要求

發布日期:2019-09-06  瀏覽次數:125
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  目前,許多機床制造商推出的用于大型鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數控機床, 若將它用于對諸如高強度鋼、 不銹鋼、 鈦合金和航空高溫合金等一類具有高強度與高硬度的難加工金屬材料實現 HEM-HSM 加工顯然不合適,盡管它也能切削加工這些硬合金材,但其切削效率卻是往往無法讓人接受。其主要原因在于:
  (1)如前所述,加工合金等硬合金材需要大切削力,或者說需要高轉矩主軸,而典型用于鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數控機床主軸轉矩多數都小于100Nm ,一般不超過 200Nm ,不具備高效率加工鈦合金等硬合金材的切削加工能力。
  (2)如前所述,加工鈦合金等硬合金材通常僅允許使用較低切削速度,即僅能使用較低主軸轉速,而典型用于鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數控機床主軸轉速范圍和目前鈦合金材加工工藝要求不相適應。
  因此,對用于鈦合金材 HEM-HSM 加工的數控加工機床結構、剛性、動態特性、主軸與坐標驅動、 冷卻系統、 刀具與刀具接口以及控制系統等許多關鍵數控部件的設計制造都提出了新要求。主要包含如下若干方面基本要求。
  高功率高轉矩主軸
  從金屬切削加工基本原理可知,對金屬材銑削加工時有:
  mrr = a eapzfZ n ×10 -3 = P S×MRF ( cm3/min )( 1)
  PS=SPF× mrr (kW ) (2)
  PS/n=T/9555 ≈T×10<>-4 (3)
  這兒, mrr:金屬切除率, cm3/min ;ae:切寬 WOC , mm ;ap:切深 DOC (軸向切深,Axial Depth of cut ), mm ;fZ:,每齒進給量, mm/ 刃轉; z:刀齒數; n:主軸轉速,r/min ;PS:主軸功率,kW ;T:主軸轉矩, Nm ;MRF :金屬切除指數 (metal Removal Factor ),cm3? min -1/kW ;SPF :主軸功率指數( Spindle Power Factor ),kW/cm 3? min -1;且 F = nfZ z (mm/min ), F 為加工進給率。
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