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鈦合金數(shù)控加工對機(jī)床的基本要求

鈦合金數(shù)控加工對機(jī)床的基本要求

  
  目前,許多機(jī)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(shù)控機(jī)床, 若將它用于對諸如高強(qiáng)度鋼、 不銹鋼、 鈦合金和航空高溫合金等一類具有高強(qiáng)度與高硬度的難加工金屬材料實(shí)現(xiàn) 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(zhuǎn)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(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)矩多數(shù)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(zhuǎn)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(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速范圍和目前鈦合金材加工工藝要求不相適應(yīng)。
  因此,對用于鈦合金材 HEM-HSM 加工的數(shù)控加工機(jī)床結(jié)構(gòu)、剛性、動態(tài)特性、主軸與坐標(biāo)驅(qū)動、 冷卻系統(tǒng)、 刀具與刀具接口以及控制系統(tǒng)等許多關(guān)鍵數(shù)控部件的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)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(shí)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(jìn)給量, mm/ 刃轉(zhuǎn); z:刀齒數(shù); n:主軸轉(zhuǎn)速,r/min ;PS:主軸功率,kW ;T:主軸轉(zhuǎn)矩, Nm ;MRF :金屬切除指數(shù) (metal Removal Factor ),cm3? min -1/kW ;SPF :主軸功率指數(shù)( Spindle Power Factor ),kW/cm 3? min -1;且 F = nfZ z (mm/min ), F 為加工進(jìn)給率。
 



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