在不同的製造流程中，高速加工取得了許多改進。此製程可提供更好的尺寸精度和更高的 MRR（材料去除率）。在這篇文章中，我們將介紹高速加工的主要技術、實際用途和關鍵考量。但首先我們會告訴您什麼是高速加工。
什麼是高速加工 (HSM)？
高速加工是一種現代生產方法，透過快速輕切削快速去除材料。它使用特殊的切削工具，速度高達 15,000 rpm。 此外，對於這種加工，我們必須非常仔細地規劃刀具路徑。
CNC高速加工核心技術
自適應清算
這是一種加工程序，可提供最大程度的材料去除，同時保持刀具負載平衡。系統的切割路徑會根據材料的厚度而變化。在較薄的區域，它切割得更深，在較厚的情況下，它會減少深度。這種方法可以延長刀具壽命並加速加工過程。
恆定扇貝高度加工
恆定扇貝高度加工通常旨在透過在走刀之間保持相同的步距來實現均勻的表面光潔度。此方法計算的刀具路徑可確保扇形高度相等，從而實現均勻且光滑的表面處理，而與零件幾何形狀無關。 它自動適應表面曲率並消除陡峭區域的過度加工。
擺線銑削
在該技術中，使用同時向前運動的圓形刀具路徑來銑削比刀具直徑更寬的槽。由於最小的徑向嚙合和較高的軸向深度，它提供了出色的 MRR。此方法對於鉻鎳鐵合金和鈦等堅韌材料特別有效。
進給速度和主軸轉速的最佳化
最佳參數確定
使用兩個關鍵公式來計算最佳參數。首先是進給速度 (IPM) = RPM × 齒數 × 切屑負載。其次為主軸轉速（RPM）=（切削速度×3.82）/刀具直徑。除此之外，特定的切割速度還取決於材料特性——鋁需要 300-1000 SFM，鈦則需要 30 到 60 SFM。
對錶面光潔度和刀具壽命的影響
表面品質和刀具壽命都受到進給率和速度的影響。更快的切削會產生更多的熱量，因此切削刀具會很快磨損。另一方面，較低的進給率會導致表面更光滑，但也會導致刀具摩擦過多和熱量積聚。
高速加工的應用
模具製造
高速加工用於模具製造，用於製造模具型腔、型芯嵌件、原型模具和硬化工具鋼產品。高主軸轉速和小徑向切削使該工藝能夠產生出色的表面光潔度。除此之外，它還消除了對 EDM 操作和手工拋光。
醫療器材製造
外科器械、整形外科設備、顯微外科工具、醫療設備原型和植入物均採用高速加工生產。該工藝可實現光滑的表面以及嚴格的植入物公差。這對於設備功能和患者保護是必要的。
航空航天業
高速加工對於航空航太領域關鍵零件的製造至關重要。機翼蒙皮、艙壁、起落架、引擎殼體和渦輪葉片均採用高速加工製造。這種方法非常適合處理鉻鎳鐵合金和鈦等難加工金屬。它可以減少熱量積聚和工具磨損，從而有助於保持這些重要零件的結構完整性。
汽車產業
變速箱零件、引擎缸體、汽缸蓋、渦輪增壓器零件和懸吊零件均採用高速加工製造。快速、準確的材料去除可以提高零件的品質並縮短生產週期。
實施高速加工的注意事項
工具機選型
您首先要考慮的是您要選擇什麼工具機。 為了獲得理想的性能，您的刀具必須提供穩定性、保持精確的控制並提供高主軸轉速。
機器剛性和阻尼
您需要一台穩定、堅固的機器 動態剛度 如果您想避免最終零件中的不準確，則 >50 N/μm。此外，阻尼系統對於消除振動也很重要。因此，選擇由增強接頭和混合複合材料製成的機器，以減少高速振動。
主軸能力
您必須選擇一個在高轉速下快速旋轉且不會影響精確度的主軸。 因此，請選擇直接驅動主軸，因為它們旋轉得更快、更有效率。 此外，您還可以使用混合陶瓷軸承和 油氣潤滑 最佳 HSM 效能的設定。
刀具材料和幾何形狀
對於高速加工任務，您應該選擇正確的刀具材料和幾何形狀。硬質合金或陶瓷是一種能夠承受高切削速度的材料，即使切削速度超過 15,000 RPM。加工結果直接取決於刀具設計特徵，例如 前角 和長笛計數。
熱管理
高速加工中產生的熱量會損壞工具和工件。因此，您應該將低溫冷卻或在 1000+ PSI 壓力下運作的高壓冷卻劑裝置納入切割區域。這些系統可以非常迅速地從切削區域去除切屑，減少刀具磨損並避免過熱。
CAM 軟體和程式設計
您應該使用基於曲面計算的高階 CAM 軟體，而不是三角網格。該軟體將允許您根據您使用的工具和材料盡可能熟練地製作刀具路徑。應實現自動特徵識別，以自動查找零件上給定類型的特徵，例如口袋或孔。由於不再需要手動輸入，因此縮短了編程階段。
振動和顫振控制
您需要安裝液壓膨脹刀柄和靜壓導軌，將刀具固定到位並吸收振動。此外，即時監控系統中的加速度計可以偵測速度超過 20,000 RPM 的顫動。然後，他們修改主軸速度並保持刀具嚙合路徑恆定。
切削液和潤滑
您使用的切削液的選擇對於冷卻工件和刀具非常重要。對於超過 100 m/min 的速度，水性乳液可提供出色的冷卻效果。您需要使用高壓輸送系統來確保恆定的冷卻劑流量。因此它可以正常工作以潤滑和冷卻切削區域。
高速加工的好處
- 高速加工主要是降低切削力，從而防止刀具磨損。它增加了工具的使用壽命並減少了工具更換的次數。
- 它可產生出色的表面光潔度，Ra 值低至 0.2μm。這是由於最小的刀具接觸和較低的切屑負載的結合。主軸轉速快可降低切削力並產生更少的切屑。因此無需進行二次整理操作。
- HSM 透過快速去除材料並以超過 15,000 RPM 的速度縮短流程的循環時間來提高產量。這樣，它不僅提高了總產量，還提高了操作熟練程度。
高速加工的挑戰
- HSM 與專用的專用設備（即高速主軸、精密刀具和最新的 CNC 控制裝置）相關的初始成本很高。有時，最初的財務負擔是一個障礙。
- 高速加工中使用的機器和工具會承受高應力。因此，他們需要頻繁的監控和維護以確保持久的效能。
總結一下
高速加工（HSM）是工業技術的一大進步。複雜的控制系統、先進的刀具和優化的切削設置整合在一起，以提供出色的生產率和精度。初始成本很高，但它帶來的好處甚至更好，例如更好的表面光潔度、更長的工具壽命和更短的生產週期。
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相關問題
6061鋁材的高速加工速度是多少？
無塗層硬質合金刀具可用於以 6061 – 300 m/min 的最佳速度切割 1000 鋁。然而，使用 PCD 刀具，其速度可達 2000-2500 m/min。
粗加工立銑刀可以用於高速加工嗎？
是的，高速加工是使用粗加工立銑刀完成的。
高速加工與傳統加工：有什麼差別？
傳統加工的運轉速度 < 10,000 RPM，而 HSM 的運轉速度為 10,000-100,000 RPM，進給率為 40-180 m/min。
什麼機器最適合高速加工？
HSM 需要特殊的機器功能，例如 2g 加速度線性馬達驅動器、固體聚合物花崗岩底座和超過 20,000 RPM 的直接驅動主軸。
