真正的高速加工

lmy1299

飞机工业由于其特殊的要求一直在引领金属加工技术的新潮流。因为，机翼筋板和缘条是铝合金，而飞机发动机的舱门是钛合金制造的，数十年来，机床界一直在研究如何在满足生产效率和质量要求的前提下加工这两种有着不同性质的材料的加工机床。在加工薄壁零件(特别是小于壁厚4mm)时，使用传统的铣削工艺加工会使工件的结构不稳定。因此很久以前就建立了高速加工的理论：进给量与金属切削量的比例需要认真地匹配，加工中产生的热对刀具和零件的传导速度要比刀具的进给速度慢。直到几年前，这种高速加工技术的要求还在误导我们的用户，认为使用传统结构的机床，配上20000r或更高速的主轴就是高速加工了。实际上，这种“简易”的所谓高速加工达不到HSM(高加速／减速加工)的真正要求，因为，在传统的机床上由于机床设计的限制，机床初始运动的惯性使机床的进给率达不到高速加工的要求，因此即使主轴的转速提高了，机床仍达不到所需要的高生产率。
3 I  z; D3 a1 \! n3 R" W. p
3 r& Q0 x# }5 D  v+ h　　几年前诞生了真正意义上的高速加工(HSM)机床，线性轴向运动使机床具有非常好的动态性能。由于数控技术的不断改进，机床的设计采用有限元分析方法，机床的整体结构可以移动得更快，定位更精确。这种机床问世后，工业界马上认识到这种机床是获得高生产效率、解决许多加工过程中出现的问题的最佳解决方案。
　　在高速加工中，由于加工产生的热传递给零件的很少，因此，不必使用大流量的乳化液冷却剂，而应采用通过油雾冷却的干式加工，从而避免加工薄壁零件时可能产生的变形。有些机床采用激进的线性马达驱动轴向运动，获得了最佳的动态加工性能，但是这种机床在加工钛合金时得不到所需要的“加工止推力”
$ |/ S  E- d1 x/ w8 Z9 l8 `& I2 [　　美国英格索尔机床公司有着多年的设计、制造先进加工系统的历史，一年前，公司定下目标，要生产出一种真正意义上的高速加工机床，具有三轴或五轴联动的功能，能具备满足上述航空工业需求的最先进的加工功能。Ingersoll PowerMillTM机床系列为卧式、具有高加速度和大功率的铣床，机床设计集中了所有的先进机床的优点，具有极高的生产效率，能加工的零件涵盖了钛合金和铝合金零件。PowerMillTM系列机床延续了英格索尔机床的改革创新性，机床在零件装夹上则根据具体工件的装夹需要各有不同。机床不需要挖地基，大大地减少了安装和地基的费用。
2 E1 w; A  c& c6 F1 }: }2 p
　　 Ingersoll PowerMillTM(卧式)系列机床具有龙门铣床那样的刚性，可以想象，它是把龙门铣床放倒90度的机床。与传统的龙门式铣床相比，卧式机床结构极有利于排屑，从而最大限度地提高了主轴的利用率。PowerMillTM具有创新性的主轴，有两个轴向运动，可根据具体的加工需求选择不同的主轴。主轴设计为：A轴±100度，C轴±400度，为加工带有深槽的飞机整体结构件提供了最大程度的灵活性和高的生产效率。当轴向运动(X，Y，Z)的进给速度达到50m／min、主轴的两个旋转轴的转速为50r／min时，机床提供了最高的金属切削水平。机床不会由于旋转轴的速度而影响轴向加工速度。
% t) d% L1 E* s' C! X4 |: U　　在加工航空工业领域不同材料的零件时，PowerMillTM机床可选用不同的主轴，加工钛合金和硬金属时可选用高扭矩／低转速的主轴，而加工铝合金时，可选用的主轴转速高达32000r／min，主轴为全封闭的，带有振动传感器，时刻监测切削的状态。主轴和主轴轴承具有带冷却的温度控制，属于机床的标准配置。根据不同的加工要求，主轴很容易更换。最近的加工试验使用24000r／min-80 kW的主轴，加工铝合金件时每分钟可产出5.5L的铝屑。
& U9 q5 u0 h, p1 l0 e0 T　　PowerMillTM机床移动行程为：X轴4000mm，Y轴1800mm，Z轴1000mm。机床为模块化设计，X轴可延伸到 8000mm，Y轴到2500mm。机床配有自动托盘交换系统，可根据用户的使用要求和生产量具体匹配。机床托盘交换系统增加了机床的能力，提高了机床的利用率，减少了机床的非加工时间。
9 E1 M3 @9 b# ]' j" R8 s" p9 }$ Z　　公司可以为用户提供最经济、生产效率最高的加工系统，从单台机床配两个交换夹具，到多台机床配多个交换夹具。在设计托盘交换台时充分考虑了零件装卸的难易程度，托盘可以自动倾斜成水平位置，装卸零件后自动恢复到垂直位置，或进入机床，或进入托盘存储区。
　　为了满足市场上对降低机床安装和地基费用的要求，PowerMillTM机床结构采用自我支撑结构，因而安装时不需要昂贵的地基。该机床具有较高的金属切削率，机床本身带有整体的排屑系统,不需要昂贵的大流量冷却液排屑系统.整个加工系统(机床、夹具交换系统、排屑系统）可以直接安装在车间的地面上。
7 f- Q8 Z2 d8 h5 M0 D　　在提供PowerMillTM机床时，一个最有特色的亮点是向用户提供交钥匙工程。英格索尔公司意识到，用户希望在机床安装到车间后，他们的投资能得到最大的回报，不愿意再花费时间开发高速加工技术。针对这种情况，公司提供了完整的交钥匙工程，其中包括零件编程、模拟加工试验、数控后置处理、夹具、刀柄、刀具、培训和安装调试。有经验的工程师会将专业技术传教给用户，并帮助用户在工厂里应用新的高速加工技术。
* t, w6 x4 P( H% f　　一个多世界以来，美国英格索尔公司在机床界一直以不断改进机床和加工工艺而著称，其目的是使用户以更高的生产效率和更好的质量来面对日益加剧的市场竞争。现在公司仍然延续着这个好的传统。
) s- l* |6 P- v& i) k文章关键词：