实现切削加工的重复性

　　为了提高机床的加工效率，就必须保证切削加工的重复性。此外，加工效率的提高在很大程度上取决于机床的动态特性。在稳定切削区域图中表示的稳定主轴转速和允许的无颤振切削深度取决于整个加工系统的固有频率、刚度和阻尼。

　　对于大多数铣削加工而言，稳定切削区域图揭示了稳定加工的区间范围，尤其是有可能实现更大无颤振切深的主轴转速。刀具、刀具夹头、主轴、机床、工件和夹具都会对稳定加工区间产生影响。一旦利用稳定切削区域图对切削工艺进行了优化，改变加工参数设置就会对切削性能产生不利影响。然而，有许多机床用户可资利用的工具和技巧（如刀具长度的补偿调整和CNC加工编程的后处理），可以帮助进行能提高加工重复性的加工参数设置。那么，哪些影响因素至关重要呢？

　　首先需要考虑刀具长度。CNC数控机床允许用户大致设定刀具长度，并对该长度进行测量，然后输入对刀具长度进行补偿的修正值。如果工件的几何尺寸至关紧要，那么这种尺寸补偿将非常有效。但是，实现高效加工并不仅仅取决于工件几何尺寸。如果一个机床用户设置的刀具长度超过了名义尺寸，刀具的刚度就会下降，并且其固有频率也较高。那么，在稳定切削区域图中，稳定加工区间就会移动到主轴转速更低处，无颤振切深也会随之减小。如果设置的刀具长度比名义尺寸更短，刀具刚度就会提高，固有频率也较高，那么稳定加工区间就会移动到主轴转速更高处。然而，如果稳定加工区间并未移动，唯一可能的就是利用在稳定加工区间内可获得的最大轴向切深。为了提高加工效率，最终用户必须控制刀具长度。

　　刀具的齿数也会影响稳定加工主轴转速在稳定切削区域图中的位置。最稳定的加工区间出现在刀齿的通过频率与其固有频率相互匹配处。因此，举例来说，如果将2刃铣刀换成4刃铣刀，就会使对应于最稳定加工区间的主轴转速降低50％。如果要始终保持在稳定加工区间进行加工，就意味着要严密控制主轴转速，因此，这也意味着要避免超过机床能力地采用高主轴转速。必须选择适当的主轴转速并将其编入加工程序，而且，主轴必须以编程的转速运行。

　　刀具夹头的型式也至关重要。弹簧夹头式、液压式、热装式、Weldon侧固式和其他型式的刀具夹头都具有不同的动态特性。通过调整工件加工程序，有可能解决采用新的刀具夹头而引起的几何尺寸变化问题。但是，更换刀具夹头就意味着稳定主轴转速的位置会移动，且允许的无颤振切深也会发生变化。其他一些因素对加工重复性的影响可能不那么明显。例如，采用弹簧夹头式刀具夹头时，作用于夹头螺母上的扭矩可能会影响加工重复性。大多数弹簧夹头制造商都对作用于螺母上的扭矩大小有限制性规定，并且应该用扭矩扳手或扭矩设定夹具来设定该扭矩。如果该扭矩过大，刀具夹头的刚度可能会增大，但其阻尼则会减小；如果该扭矩过小，夹头刚度可能就会降低——更糟的是，刀具有可能被拉出夹头。在有关扭矩的问题上，对于ISO或CAT刀具夹头而言，作用于拉紧销上的扭矩大小也至关重要，也应该利用扭矩扳手来设定扭矩。如果扭矩过大，将造成刀具夹头的末端凸出，从而改变夹头与主轴锥面的配合，直接影响联接的刚性与阻尼。

　　对于ISO和HSK类型的夹头联接，拉紧力也至关重要。有些人似乎觉得拉紧力越大越好，但事实并非如此。很大的拉紧力的确能够增大夹头联接的刚度，但它也会消除阻尼。机床制造商规定了允许的拉紧力范围，采用拉紧力测力计来检测拉紧力是一种不错的控制方式。

　　尽管刀具及其夹头的选用对于切削性能有特别重要的影响，但在其他一些影响因素中，机床和主轴的选择对切削性能的影响也不容忽视。不同机床的切削性能也各不相同，即使它们都采用相同的刀具系统。这就意味着，应该针对具体的机床来编写工件加工程序，以利用该机床特定的稳定切削区域图。对于同样的刀具，其稳定切削区域图在不同的机床上看起来并不相同。

　　现在，数控编程软件允许在编写工件加工程序时只考虑工件的几何尺寸。然后对编制的程序进行后处理，使其可在各种不同的机床上运行。采用这种“只考虑几何尺寸”的编程策略意味着，机床的加工能力尚未得到充分利用，可以通过大幅度提高加工效率而获益。

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