高速切削技术与刀具夹持结构
时间:
Nov 27,2023
摘要：高速切削技术及其刀具夹持结构：高速切削技术是过去十年中发展最快的先进制造技术之一。
摘要：高速切削技术及其刀具夹持结构：高速切削技术是过去十年中发展最快的先进制造技术之一。本文在讨论高速切削技术的发展历史和特点的基础上，重点研究高速切削技术中的刀具夹持结构，包括HSK、KM和CAPTO，并比较常用的BT刀具夹持器与HKS和KM刀具夹持器的张力特性。同时还描述了高速旋转所引起的特殊动态平衡问题及其执行标准。
1. 概述
高速切削是一个相对概念，随着时代的进步而不断变化。一般认为，高速切削或超高速切削的速度是普通切削的5-10倍。切削速度可以从不同的角度进行划分。例如，从加工技术的角度来看，高速切削的范围为：车削700-700m/min；铣削300-6000m/min；钻孔200-1100m/min；磨削150-360m/min。高速切削的范围也可以根据被加工材料来确定，例如，钢材的加工速度超过380m/min，铸铁的加工速度超过700m/min，铜的加工速度超过1000m/min，铝的加工速度超过1100m/min。还可以根据主轴转速、功率、锥孔大小和平衡标准进行划分。例如，通过划分主轴的Dn值，高速主轴的Dn值一般在500000到200000之间；对于加工中心，可以根据主轴锥孔的大小进行划分：50号锥-10000-200000r/min；40号锥-20000~40000 r/min；30号锥-25000~40000 r/min；HSK锥-20000~40000 r/min；KM锥-超过35000r/min。根据ISO 1940，高速主轴的速度必须至少超过8000r/min。1978年，CIRP切削委员会将高速切削设定为500-7500 m/min [1] [2] [3]。
研究表明，随着切削速度的增加，切削力将减少15-30%以上，大部分切削热将通过切屑带走。加工表面质量可以提高1-2个等级，生产效率的提高可以降低制造成本20-40%。因此，高速切削的意义不仅在于实现更高的表面切削质量 [2]。
国外对高速切削技术的研究可以追溯到20世纪60年代。目前，它已应用于钢、铸铁及其合金、铝、镁合金、超合金（镍基、铬基、铁基和钛基合金）以及碳纤维增强塑料等复合材料的加工，涉及航空、航天、汽车和模具等多个行业。其中，铸铁和铝合金的加工最为常见。加工钢、铸铁及其合金的速度可达到500-1500 m/min，加工铝及其合金的速度可达到3000-4000 m/min。
中国在高速切削领域的研究起步相对较晚，始于20世纪。
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