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高速銑削加工效率的計算與分析簡介

時間：2008-10-13瀏覽：9616次收藏

    隨著高速切削技術的發展，高速銑削工藝的應用日益廣泛，越來越受到制造業的企業和科研工作者的關注。信息產業部某研究所自1999年7月從瑞士MIKRON公司購進第一臺HSM-700型高速立式銑削中心后，2001年10月又購進三臺HSM-700型高速銑床用于生產。筆者通過對批先進高速銑床的加工效率進行深入、細致的調查研究，對比了不同銑床的加工效率，推導了高速銑削加工效率的計算公式。
1、加工效率的計算
    按照傳統切削理論，切削加工效率ZW(cm3/min)可通過下列公式計算：
                               ZW=v·f·ap (1)
    式中v---切削速度；f---進給量；ap---切削深度
    根據分析與研究，我們認為式(1)不適用于高速銑削加工效率的計算，原因主要有兩點：
    1）高速銑床的主軸轉速相當高(如HSM-700型高速銑床最高轉速達42000r/min,，加工平面時轉速也在35000r/min,以上)，如此高的轉速使刀具并非每一轉都在切削金屬；
    2）在實際加工中，設定的轉速和進給量只最大轉速和最大進給量，實際的刀具轉速和進給量時刻都在變化(HSM-700機床的自測功能可以顯示整個切削過程中的變化情況)，切削過程中的實際轉速和進給量總是從較低值迅速達到較高值又很快降到較低值，如此反復變化，這是銑削過程的客觀反映，而不像車削過程中可以保持轉速和進給量恒定不變。
因此，我們提出用單位時間內的金屬去除量Z(cm3/min)表示加工效率，
    即

　(2)

    式中W---切削過程總的金屬去除量(cm3)
    t---切削時間(<0,)
    式(2)更符合高速銑削的實際情況，用式(2)很容易實現對高速銑削加工效率的計算，同時也便于不同銑床加工效率的比較。
    例如，原來在普通銑床上加工圖1所示零件，為了縮短生產周期，一部分零件現采用高速銑床加工。這樣，可通過該零件的加工來比較兩種加工設備的加工效率。由于該零件的表面質量要求不高，高速銑削和普通銑削均能達到要求。事實上，高速銑削加工出的零件表面粗糙度要比普通銑削加工低1~2個等級。


                            圖1 零件示意圖

用單位時間內的金屬去除量Z=W/t(cm3/min) 表示加工效率。試驗中取銑削加工過程中的幾個時間段，記錄加工時間，測量在各個時間段零件加工前后的體積差，通過式(2)計算得到Z值。通過多次測量計算取Z的平均值，該平均值即可視為較準確的Z值。對于圖1所示零件的高速銑削過程，由式(2)算得的Z值為

按照傳統切削理論即按式(1)計算得

比較Z高速和ZW，顯然ZW與該零件實際的高速銑削加工效率相差很大。

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高速銑削加工效率的計算與分析簡介

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