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简析钛合金和铝合金数控加工机床发展对比
中国钛白粉网 时间:2015年10月22日 01点22分 信息来源:www.chinatio2.net

【中国钛白粉网讯】据悉,许多机床制造大型铝合金等轻金属hem-hsm介绍高效高速加工数控机床,如果是用于高温合金等高强度钢,不锈钢制品加工,钛和航空航天等难加工金属材料具有高强度和高硬度达到hem-hsm加工显然是不合适的,虽然它也可以被切割的硬质合金材料,但其切削效率往往是不可接受的。主要原因是:
  正如前面所提到的硬质合金材料,钛和其他处理需要较大的切削力,或需要高扭矩主轴,高效高速数控机床主轴通常用于铝等轻金属hem-hsm切削扭矩多数小于100nm,一般不超过200nm,没有硬质合金高效加工钛和能力材料切割。
  如前所述,加工钛合金等硬合金材通常仅允许使用较低切削速度,即仅能使用较低主轴转速,而典型用于铝合金等轻合金材的HEM-HSM切削加工的高效高速数控机床主轴转速范围和目前钛合金材加工工艺要求不相适应。
  因此,对用于钛合金材HEM-HSM加工的数控加工机床结构、刚性、动态特性、主轴与坐标驱动、冷却系统、刀具与刀具接口以及控制系统等许多关键数控部件的设计制造都提出了新要求。主要包含如下若干方面基本要求。
  高刚性与高动态响应性
  由于加工钛合金等难加工材时需要高功率高转矩主轴,因而除要求主轴本身具有高刚性外,还要求机床应比加工铝合金材时具有更高的刚性(包括高静刚性、高动刚性和高热刚性)和更高动态响应性(高定位/重复定位精度、高进给速度和高加速度)。同时要求机床坐标轴驱动具有足够高的驱动力,特别对带旋转坐标轴时,要求旋转轴应能提供足够高的驱动转矩,一般要求不低于1,000Nm,典型为2,000~5,000Nm,对大重型机床甚至需要数千到20,000 Nm。
  高可靠刀具接口
  使用高功率高转矩主轴切削加工,则要求机床主轴刀具接口装置具有足够大的拉紧力和能传递大扭矩的能力。同时,为抑制低频加工振荡,也要求刀具接口装置具有高刚性。因而,钛合金材高效高速数控加工机床一般配置HSK~A100,典型为HSK~A125,甚至使用HSK~A160。
  高功率高转矩主轴
  从金属切削加工基本原理可知,对金属材铣削加工时有:mrr = aeapzfZ n×10-3 = PS×MRF(cm3/min) (1)
  从式(1)与(2)可看出,为取得高金属切除率mrr,作为钛合金材HEM-HSM加工的数控机床之主轴首先应具有足够高的功率。目前,对钛合金材(Ti-6-4)主轴功率指数SPF典型为0.06kW/cm3?min-1,为典型铝合金材的4倍。在实际工业生产中,综合考虑到刀具使用寿命、机床特性、加工精度和加工质量等诸多因素的约束,目前铣削钛合金材(Ti-6-4)所能取得的金属切除率mrr约40~700cm3/mi

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