01

HSM對刀具的要求

1.幾何形狀

刀具振動直接影響加工獲得的表面質(zhì)量。因此，在HSM精加工過程中保持均勻的切削力，以避免刀具振動是極其重要的。

刀具相鄰幾何特征對切削力的影響:

1)良好的同心度有利于切削刃上載荷的均勻分布；

2)較大的切削刃重疊有利于獲得均勻的切削力特性(較大的螺旋角和槽數(shù))；

3)切削長度短有利于更好的剛性(軸的直徑比機床的陡壁減小一點)；

4)芯部截面最佳，缺口處應(yīng)力集中最小。

HSM可用于加工高強度材料，這意味著變形阻力隨著待加工材料的硬度而增加。切削刃上的載荷增加，這需要切削刃幾何形狀的穩(wěn)定設(shè)計。但是在高速切削的狀態(tài)下，工件表面的自由區(qū)域會產(chǎn)生更多的摩擦熱，這就意味著必須減小刀具的后角。因此，增加切削刃的穩(wěn)定性只能通過減小斜角來實現(xiàn)。在硬質(zhì)材料和脆性刀具材料的情況下，甚至可能導(dǎo)致負斜角。

在刃口尖端磨出精確的擬合半徑，避免刃口突然變熱時出現(xiàn)赤熱狀態(tài)或局部斷裂。

如果待加工工件的形狀精度要求很高，所用精加工刀具的球面半徑對待加工工件的形狀精度有直接影響。因此，作為一個基本條件，在非常精密零件的精加工過程中，使用半徑公差非常嚴(yán)格(微米級)的刀具是非常重要的。

2.材料和涂層

刀具材料必須比要加工的材料更硬。工件與刀具材料的硬度差越大，刀具磨損越小，刀具使用壽命越長。因為局部溫度很高，還需要保證刀具材料具有抗氧化性。

大熱負荷的波動和刀具材料抗氧化的要求，使得細晶碳化鎢刀體的涂層成為必要。

經(jīng)過試驗和測試的涂層系統(tǒng)，例如TiN、TiCN和TiAlCN，在HSM處理中很快達到其極限。因此，已經(jīng)開發(fā)了一種多組分涂層系統(tǒng)，其基于具有高鋁含量的氮化物，結(jié)合了諸如釔、釩或鉭的其他元素。使用納米層結(jié)構(gòu)，立方氮化硼和PKD，可以實現(xiàn)更高的性能。

02

HSM對刀架的要求

由于HSM加工需要很高的主軸速度，最好使用HSK-A和HSK-E刀架系統(tǒng)。由于刀架法蘭安裝在主軸頭上，刀架在Z方向有明確的機械支撐，不會因為轉(zhuǎn)速較高時離心力增大而被拖入主軸。

基本誤差可能發(fā)生在加工的準(zhǔn)備階段，這使得不可能實現(xiàn)更少的振動和安全的過程控制。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的HSM加工，必須根據(jù)要求平衡刀具和刀架裝置，并檢查它們的同軸度。還必須考慮與不平衡質(zhì)量相關(guān)的轉(zhuǎn)速極限。

不平衡或偏心的旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)會導(dǎo)致:

1)非常差的表面質(zhì)量；

2)非常低的工具壽命；

3)加工穩(wěn)定性和安全性差；

4)銑削主軸可能損壞。

在下面的示意圖中可以清楚地看到由于加工過程中的突然變化而導(dǎo)致的不平衡和與理想同心度的偏差。

與完美同心度相比，沒有偏差:理論粗糙度更小。

與完美同心度相比，存在偏差:理論粗糙度較大。

質(zhì)量平衡對整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動態(tài)性能有著重要的影響。

不平衡相當(dāng)于一個偏心的物體在旋轉(zhuǎn)。這個偏心的物體會引起離心力，離心力的平方值隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。這意味著同樣的不平衡對轉(zhuǎn)速為42000轉(zhuǎn)/分的主軸產(chǎn)生的離心力是轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分的主軸的441倍(212 = 441)。因此，刀架裝置在高速加工中的不平衡具有特別明顯的不良后果。

通過應(yīng)用HSM的刀具夾緊技術(shù)，您可以將刀架用于以下項目:

夾頭；

異徑接頭。

不推薦使用魏爾東連接器等替代系統(tǒng)，因為它們在HSM處理方面存在明顯缺陷。

由于帶卡盤的刀架良好的阻尼特性可以給粗加工過程帶來良好的效果，所以它可以和變徑接頭一起達到極高的剛性和重復(fù)精度。這對于獲得完美的工件表面至關(guān)重要。使用異徑接頭可以獲得非常精確的同心度(偏差小于0.003毫米)和大的傳動扭矩。

各種變徑刀架的設(shè)計結(jié)構(gòu):傳遞扭矩取決于夾緊設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)；有了不同的設(shè)計，可能就大不一樣了。