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优化切削效率和生产能力

来源：信息中心　时间：2009-2-1 10:56:52

在HSM方式下，主焦点是进给速率和主轴转速，但切削力矩同HEM的其它指标一样重要，因为它是材料切除率较大化的关键。为了确定HEM工艺的初始主轴速度，了解切削力矩与功率在机床主轴速度范围内的关系是有益的。在较大主轴速度下，机床不可能提供较大力矩；速度太高时，力矩开始下降。了解上述关系的目标是确定机床在怎样的最高主轴速度下同时提供胜任切削工序的力矩和功率。这个目标速度因材料和机器而异。

例如，铝合金比较软，一般可以采用很高的切削速度。然而由于切削力矩总是在主轴速度过高的情况下减小，一台大功率机床在切削铝件的过程中有可能停止转动。同样，切削钛合金需要高力矩，但是主轴速度往往比切削铝件时低得多。

HEM切削负载高于HSM，卧式切削除了提供一个刚硬稳定的平台控制切削负载以外，使大量的切削能够从零件上脱落下来，以免发生常见于立式切削的排屑不畅、切屑再次被切的现象。显然，很长的航空航天部件，如加强杆，可能需要大型立式龙门机床。冷却液贯穿主轴的冷却方式不仅对延长刀具寿命很重要，而且有助于切削区排屑。另外，必须考虑机床是否具有输送大量切屑的能力。

HSM和HEM在刀具方面的主要差异是什么？整体式硬质合金刀具一般应用于HSM，而且这些刀具往往具有多晶金刚石(PCD)镀层。可转位镶刃刀具同样可以使用，但是它们的直径一般不大于2(50mm)。HSM快速浅切削专用的刀刃非常锋利，为排屑流畅提供可能性。这些刀具可能对HEM不适用，因为它们不适合于深切削。在某些情况下，不太昂贵的无镀膜硬质合金刀具可以提供较好的材料切除率，其吃刀深度和刀刃强度较大，因此吸收较大的切屑载荷。可转位镶刀更常用于HEM。

当HEM涉及到快速大余量切除材料时，不要把HEM与传统的大余量切削或重切削混为一谈。传统大余量切削的目标多半是使刀具始终在切削长度和宽度上完全切入材料，而且一般在相当低的进给速率和主轴速度下进行。

高速加工(HSM)已经成为并将继续是生产航空航天部件的良好加工策略。主轴转速高、进给速率快与切削深度小相结合，在常常具有精细的薄壁和底座的框架部件等零件上加工出必要的表面光洁度和精度。然而，如果说航空航天工业在零件生产方面有一个最为重要的“速度”，那么这个速度就是零件彻底加工并作好装配准备的速度。Sandvik Coromant (新泽西州费尔劳恩)认为，在必须快速切除大量材料的情况下，可以帮助加工车间从HSM方式改变为速度稍慢、效率更高的切削工艺。该公司称之为高效加工(HEM)。顾名思义，HEM的焦点是优化切削效率，以获得较大的材料切除率。与HSM不同的是，HEM通常将主轴转速控制到一定的程度：既产生很大的切削力矩和功率，又允许较大的吃刀深度。HEM也不同于传统的大余量切削，在大余量切削方式下，刀具充分切入材料，而HEM仅利用刀具有效直径的一小部分进行切削，为提高进给速率和材料切除率酌留余地。这个简单曲线表示切削功率与主轴转速的关系。为了进行高效加工，应选择切削功率和切削力矩同时胜任切削工序的最高主轴速度。

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