合理运用高速加工中心作高速切削

高速加工中心在模具及零件加工行业中一向占据重要的席位,尤其是用於模具加工。客户选购高速加工中心是因为其能缩短模具的加工周期,并能满足精度、硬切削、粗糙度的要求。可是仍有不少客户利用一台高速加工中心作多种传统加工,例如重切削、低转速、低进给率等,误以为一台高速加工中心就能把整个模具生产周期缩短,事实上,还需要考虑以下几个重要因素,才能发挥最大功效。

机床的主轴分为重切削及轻切削两种设计,一般高速加工中心的主轴转数为每分12,000至20,000转,亦有部分达至40,000至60,000转；除设计上的差别外,必须留意主轴的扭矩,错误的应用会直接影响机床的寿命,比如扭矩低的主轴应配合直径较小的刀具,若用直径大的刀具来加工,会对主轴造成莫大伤害。机床规格表都会列明主轴的功率及扭矩,例如主轴的功率在16kW以下,一般建议配合直径20mm或更小的刀具。由於其主轴设计是纯粹针对高速及轻切削的加工方法,若使用不当,就会对主轴造成损坏。

图1

刀具

很多高速加工中心的用户经常埋怨刀具的寿命短,而且价格高,要延长刀具的寿命,就要选择合适的刀具作加工。加工不同硬度的材料,必须配合适当的刀具和切削参数,不少操作员及编程人员误以为转速及进给率慢一点就能延长刀具的寿命,事实上,高速加工能加工硬度达60HRC的钢材,关键是刀具的耐热程度。当刀刃切入钢材加工时,铁屑若要达至回火的温度,刀刃所受的硬度便会降低,但此时刀具要承受的温度就相当高,可能达800℃~1100℃的高温,这过程称为“高温切削效应”。刀具上的涂层具耐高温作用,而每个刀具生产商都有不同的规格。在加工硬钢时应留意铁屑的颜色,即将进入高温切削效应阶段时,铁屑的颜色是黄色,进行高温切削效应的加工时,铁屑应呈紫色或蓝色。

图2

图2可显示铁屑在刀具的不同转速下达到不同的色温,这是10mm直径的涂层刀,从左至右,每分5,000至13,000转的测试结果,明显看到铁屑色温的变化,色温愈高表示铁屑的软化程度愈大,而刀刃所承受的硬度愈低。

提升编程人员的素质

高速切削加工的刀路跟传统的加工刀路有很大差别,如果各方面配合不当,便会导致加工速度慢、刀具损耗大及光洁度差等情况。单向刀路加工的应用、不同切削液的功效及转速与进给率的配合等工艺问题,都直接影响工件的质量。一台高速加工中心加上适当的人员培训,就能事半功倍。

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