大多数情况下,改善生产效率的重点是提高切削刃的能力。切削刃的切削能力得到提升后,可以持续改善生产效率。但是,由于不同零件的特点各异,那么刀具悬伸已成为加工中的重要影响因素之一,我们越来越关注切削刃切削震动中的表现效果。有刀具悬伸即存在振动倾向,但是,大多数情况下,这种问题能够通过极轻微的切削和刀具慢慢接近工件来避免,但是就会牺牲切削效率。如果刀具必须进入孔或凹腔内,那么会产生挠曲力,这种力会导致振动倾向。
长悬伸刀具
当今的加工领域中,内孔车削、镗削、切断和切槽以及铣削工序均需要较长刀具悬伸,并且越来越常用,在某些情况下,同一工件可能需要多种类型的工序。迄今,很多长悬伸应用的加工性能水平低下,仅仅达到零件可加工出来的最基本要求,那就是不要发生切削振动,而无从谈及生产效率。因为刀具发生振动,容易导致加工安全性下降、零件质量差,噪声水平高、刀具寿命短,甚至加工出废品。因此,往往只能运用低于切削刃能力的切削参数,从而增加了加工成本,生产时间也更长。
在铣削工序中,由于断续切削动作,加工过程中一定会出现振动倾向。由于使用长悬伸刀具,越来越多的铣削工序具有振动倾向。很多方法可一时避免诱发振动倾向,例如采用正确的铣刀和刀具路径。但是,当刀具悬伸(主轴端刀柄法兰与刀刃之间的距离)超过接柄直径的三倍时,如果要加工出满足现有标准的产品,则需要采取其他措施。
随着对铣削时的刀具悬伸为四倍或以上的刀具直径的需求日益增加,我们迫切渴望克服振动的影响,因为振动限制了生产效率。特别是,由于轴向切深和进刀量不得不保持较低水平,所以金属去除率一直未发挥出应有的水平。在很多情况下,无论是铣削还是内孔车削,必须采用长悬伸刀具。例如,在多任务机床上,B轴主轴通常会妨碍刀具接近工件,因此必须使用悬伸较长的刀具。
为了克服振动倾向,我们需要用更多的高科技手段去制造减振刀柄,这有助于更好、更精确地将振幅减至最低。也就是说,我们可以很准确地确定一个领域的振动类型和所需要的减振阻尼设定。在最新的研发工作中,我们在设计和应用减振技术时,结合了大量的专业技术手段和经验,使得在更高加工速率的情况下实现更平稳的金属切削。
在加工期间,不可能完全消除振动,但是,现在完全可将其降低至最低水平,而对加工过程无任何影响。采用先进的模拟方法、设备和测量系统,结合对结构动力学知识的深入理解,完全可以消除刀具上作用力的不利影响。该研发工作不仅实现了减振功能,并且能够更加准确地找到具体刀具悬伸的函数性。
对于铣削工序,采用新的标准接柄不会因刀具悬伸而对加工性能产生影响。标准接柄可将两种不同悬伸范围的典型振幅降至最低。目前有两种不同长度的减振接柄,分别专用于悬伸达4~5倍接柄直径以及6~7倍接柄直径的铣削工序。订制减振接柄可以使铣刀杆的悬伸更长。(本文所称的刀具悬伸是指主轴端刀柄法兰与刀刃之间的距离)这些接柄适用于铣削工作中较长刀具悬伸的最常见的领域。 采用新系统可提高生产效率,大大缩短接柄的投资回报时间。
该铣削接柄可允许增加轴向切深和进刀量。这可以大幅提升生产效率的潜力,为凹腔等超过加工范围的零件特征带来高效率铣削加工可能性,例如在使用直径大于刀杆的槽面铣刀时。新产品的潜力可以延长工具悬伸,或者在提高生产效率的同时延长刀具悬伸。