HSM-基礎(chǔ)知識介紹(高速銑削)

1、Return to menuReturn to menuMIKRON: 真正高速銑削加工的解決方案真正高速銑削加工的解決方案 有關(guān)高速銑削加工的錯誤觀念有關(guān)高速銑削加工的錯誤觀念?高速銑高速銑 (HSM) 的概念的概念高速銑刀具高速銑刀具(銑刀、刀柄）銑刀、刀柄）高速主軸高速主軸運動軸的高動態(tài)特性運動軸的高動態(tài)特性結(jié)論結(jié)論競爭對手競爭對手高速銑加工路徑策略高速銑加工路徑策略CNC 高速處理程序能力高速處理程序能力MIKRON 特色特色品質(zhì)品質(zhì) & 精度精度Return to menu對高速銑的一些誤解和錯誤概念對高速銑的一些誤解和錯誤概念普通銑床配上高速主軸就是高速銑普通銑床配上高速主

2、軸就是高速銑 較高的主軸轉(zhuǎn)速較高的主軸轉(zhuǎn)速,較高加工速度較高加工速度高速銑是一種新技術(shù)高速銑是一種新技術(shù),將替代普通銑床將替代普通銑床. 20,000 的主軸轉(zhuǎn)速的主軸轉(zhuǎn)速,完全滿足模具加工的需求完全滿足模具加工的需求高速銑要比普通銑床加工的更快高速銑要比普通銑床加工的更快Return to menu高速銑削是高速銑削是 一種新的技術(shù)一種新的技術(shù): 一種新的理念一種新的理念: 高速銑高速銑刀具刀具 高高速主軸速主軸 高高速速 動動態(tài)特性態(tài)特性 運運動軸動軸 高高速速CNC 高速高速 CAM 策略策略 為了獲得高速銑削特殊的加工效果為了獲得高速銑削特殊的加工效果, , 整個鏈必需嚴格控制整個鏈必

3、需嚴格控制. .如如果任何一環(huán)被忽略或脫節(jié)果任何一環(huán)被忽略或脫節(jié), , 最終的結(jié)果將會相去甚遠最終的結(jié)果將會相去甚遠。高速銑削（高速銑削（HSM）的關(guān)聯(lián)影響的關(guān)聯(lián)影響MIKRON +Return to menu高速切削的現(xiàn)象高速切削的現(xiàn)象:廢屑溫度 C020040060080010001200140016000100200300400500600切削線速度 vc m/min高速切削 有效區(qū)域傳統(tǒng)切削有色金屬鑄鐵鋼切削力 N在高轉(zhuǎn)速時在高轉(zhuǎn)速時, , 刀具溫度和切刀具溫度和切削力呈下降趨勢削力呈下降趨勢, , 高速銑削高速銑削是以這種效果為基礎(chǔ)的加工是以這種效果為基礎(chǔ)的加工技術(shù)技術(shù)。020040

4、0600800100012000100200300400500600切削線速度 vc m/min傳統(tǒng)切削高速切削 有效區(qū)域Dvnc1000*Return to menu高速切削的現(xiàn)象高速切削的現(xiàn)象:銑刀 .工件普通銑切剪角正面刀具側(cè)面 .熔化區(qū) . 高速銑切剪角材料金相組織 .切屑金相組織 .切剪區(qū) . 正面刀具側(cè)面 .切削表面 .工件銑刀 .普通銑削普通銑削高速銑削高速銑削材料去除量大,而去除速度慢高溫高溫加工精度低加工精度低, 刀具易磨損普通機加工面材料去除量小,而去除速度快低溫低溫加工精度高加工精度高, 刀具低磨損很好的拋光表面Return to menu高速銑削高速銑削(HSM) 和和

5、 高性能銑削高性能銑削(HPM) HSMHPMzvcfzapaenvfQmm - m/minmmmmmmmin-1mm/minmm3/min641200.100.600.80637025501224841041241641201201201200.100.800.904770191013750.101.001.003820153015300.121.201.103180152520130.141.501.20239013402412zvcfzapaenvfQmm - m/minmmmmmmmin-1mm/minmm3/min64450.0206.003.00212017031008410412

6、4164454545450.0278.004.00159017054000.03310.005.00127017085000.04012.006.001190190137000.05316.008.0090019024300粗加工刀- 硬淬鋼 55 HRCHPMHSMReturn to menu因高速旋轉(zhuǎn)的緣故因高速旋轉(zhuǎn)的緣故:通常選用刀具直徑20mm以下,以匹配主軸的參數(shù)規(guī)范、加工的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。 比普通銑削的去除量要小的多，在加工模芯時，可獲得非常完美的效果。 （廢屑少到用雙手可捧住） 某些新的應用領(lǐng)域，如薄壁、微細加工等等,已可實現(xiàn)。該工件材料為鋁,壁厚為0.5mm. 如果沒有

7、高速銑削( HSM)技術(shù), 還沒有其它工藝可實現(xiàn)該工件的加工.銑刀 .工件普通銑切剪角正面刀具側(cè)面 .熔化區(qū) . 高速銑切剪角Return to menu高速刀具高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 1:本質(zhì)本質(zhì):最終對零件最終對零件實施切削實施切削并非是機床并非是機床 而是刀具而是刀具!Return to menu高速銑刀具高速銑刀具:選擇刀具的準則: 刀具直徑 (零件的幾何、尺寸精度) 類型 (粗加工,精加工, 槽, 3D, edge,) 形狀 (球頭, torus-end, 刀刃的數(shù)量 .) 工件材料 (高速鋼, 應質(zhì)合金, 陶瓷合金, PKD, CBN) 刀具涂層(TiN, TiC

8、N, TiAlN, ) 質(zhì)量 (徑向跳動, 形狀精度, 動平衡, 剛性)刀具象汽車的輪胎,汽車在行駛時,只有輪胎真正接觸路面.在汽車大賽中,好的輪胎是獲勝的最重要條件之一。Return to menu高速銑刀具高速銑刀具: 用戶對刀具的選擇,有時可從供應商獲得幫助,但必需了解其基本原理。Return to menu刀具主要參數(shù)刀具主要參數(shù):VcVc: 最佳切削線速度,單位: m/min, 由刀具制造商提供,并相關(guān)有刀具的 型號,加工條件和被加工材料。Vc對旋轉(zhuǎn)刀具而言, Vc 與轉(zhuǎn)速的方程如下:Vc = n (rpm) * * D /1000 (D直徑,單位: mm) 由此可得到最佳主軸轉(zhuǎn)速:

9、 n =n / Vf= Optimum Fz額定去除量額定去除量低磨損低磨損加工表面很好加工表面很好(加工條件穩(wěn)定加工條件穩(wěn)定)n / Vf Optimum Fz去除量增加去除量增加高磨損高磨損加工表面燒傷加工表面燒傷(發(fā)燙發(fā)燙,有震動有震動)n / Vf 高扭矩, 但目前的最高轉(zhuǎn)速為 60K rpm 無軸承(汽浮) = 低扭矩, 超高速100K rpm (如: ROKU-ROKU) 高扭矩高扭矩:可獲得大去除量和使用較大的刀具可獲得大去除量和使用較大的刀具,剛性好可攻絲剛性好可攻絲高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速:可獲得較快的切割速度可獲得較快的切割速度,實現(xiàn)在單位時間內(nèi)銑削較大面積實現(xiàn)在單位時間內(nèi)銑削較大面積

10、(高速銑特性高速銑特性) MIKRON 的的 STEP-TEC主軸具有同時兼容主軸具有同時兼容高扭矩和高轉(zhuǎn)速高扭矩和高轉(zhuǎn)速的特性的特性, 這種獨特的組合與設(shè)這種獨特的組合與設(shè)計的主軸計的主軸,使用了使用了矢量伺服控制技術(shù)矢量伺服控制技術(shù), 甚至在低轉(zhuǎn)速時可以攻絲甚至在低轉(zhuǎn)速時可以攻絲.Return to menu1234567891011121 1 H Hybrid C Ceramics B Bearings HCB HCB ( 陶瓷軸承 )7 7 Oil air line for DLSDLSDLS DLS ( 油霧潤滑回路 )2 2 H Hybrid C Cylindrial R Roll

11、er B BearingHCRB HCRB ( 徑向滾針軸承)8 8 H Hydraulic P Preload S SystemHPS HPS ( 液壓鎖緊系統(tǒng) )3 3 Stator H High P Power I Induction M MotorHPIM HPIM ( 馬達定子 )9 9 T Temperature M Monitoring S SystemTMS TMS ( 溫度監(jiān)視系統(tǒng) )4 4 Labyrinth with P Protecting A Air F FlowPAF PAF ( 氣路密封回路 )10 10 A Acceleration S SensorAS AS

12、( 加速度傳感器 )5 5 A Analog S Sensor S SystemASS ASS ( 模擬量傳感器 ) 11 C11 Coolant T Through U UnitCTU CTU ( 冷卻回路單元 )6 6 Encoder for CLSCLSCLS CLS ( 編碼器 ) 12 A12 Axial M Movement S SensorAMS AMS ( 軸運動傳感器)主軸的截面圖主軸的截面圖Return to menul 加速度傳感器用于監(jiān)視主軸振動加速度傳感器用于監(jiān)視主軸振動 Vibro Set Vibro Set 優(yōu)點優(yōu)點: : - - 監(jiān)測振動監(jiān)測振動 - - 控制加

13、工時的控制加工時的振動量振動量- - 刀具的壽命更長刀具的壽命更長- - 主軸主軸的壽命更長的壽命更長 KupplerCouplerSteuerungControl systemSmart MonitoringSmart MonitoringAcceleration Sensor Acceleration Sensor 加速度傳感器 (AS)(AS)Return to menu運動軸 高動態(tài)特性高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 3 :機床的重要指標機床的重要指標本質(zhì)本質(zhì):機床的機械結(jié)構(gòu)機床的機械結(jié)構(gòu)象汽車底盤象汽車底盤 一樣一樣:強壯強壯 和和 安全安全吸收沖擊振動吸收沖擊振動重量輕重

14、量輕Return to menu高速運動軸高速運動軸: MIKRON 使用聚合物大理石來實現(xiàn)機床床身的整體化。 封閉的 O型結(jié)構(gòu),強度高,重量輕。 吸收振動能力是鑄鐵的6倍。 所有的運動單元結(jié)構(gòu)采用鑄鐵以降低慣量。 所有軸驅(qū)動采用西門子大功率伺服驅(qū)動。 所有導軌和大螺距絲杠付,均采用SKF產(chǎn)品。 光刪尺采用 HEIDENHAIN 0.1 分辨率。XSM specsReturn to menu不良的進給不良的進給條件條件標準軸標準軸:+Y+XY 進給速度X進給速度= 損失時間損失時間 += 加工表面差加工表面差= 刀具磨損大刀具磨損大- + Return to menu不良的進給不良的進給條件條

15、件高加速度的運動軸高加速度的運動軸:+Y+XY進給速度X進給速度= 降低了損失的時間降低了損失的時間= 較好加工表面較好加工表面= 刀具磨損少刀具磨損少 只有聚合物大理石能吸收如此高強度沖擊只有聚合物大理石能吸收如此高強度沖擊Return to menu高速處理程序能力的CNC系統(tǒng)高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 4 :機床的重要指標機床的重要指標本質(zhì)本質(zhì):CNC系統(tǒng)就象是機床系統(tǒng)就象是機床的駕駛員的駕駛員 他的駕駛技術(shù)將決定他的駕駛技術(shù)將決定 比賽結(jié)果比賽結(jié)果.需要預先估計需要預先估計動作敏捷動作敏捷快速反應快速反應.Return to menu高速處理能力的高速處理能力的 CNC:

16、HEIDENHAIN iTNC 530 CNC, 是當今擁有最強是當今擁有最強 5 軸處理能力軸處理能力的的CNC系統(tǒng)系統(tǒng).WOP workshop optimised programming PC處理器加載 (雙雙 CPU 為選件為選件)段程序處理時間 0.8msPLC 單循環(huán)時間12.5 ms平行編程作業(yè)15“ 彩屏標準以太網(wǎng)卡優(yōu)點:培訓時間短,易于掌握,安全性強Ergonomic?DNC-接口 / 網(wǎng)絡接口 預留擴展, 升級所有的 CAD-CAM 系統(tǒng)都通用我們對我們對FANUC 和和 SIEMENS都進行過測試都進行過測試, 最終選擇了最匹配高速銑最終選擇了最匹配高速銑(HSM)5軸需

17、求的軸需求的CNC 系統(tǒng)系統(tǒng): HEIDENHAINReturn to menu高速銑 CAM 策略高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 5 :本質(zhì)本質(zhì):從某一點到另外一點從某一點到另外一點有很多路徑可以選擇有很多路徑可以選擇但不同的路徑但不同的路徑會導致不同結(jié)果會導致不同結(jié)果加工速度加工速度,表面質(zhì)量表面質(zhì)量等等等等Return to menu高速銑高速銑 CAM 策略策略: MIKRON 被那些最好的 CAD-CAM 開發(fā)商公認為是高速銑 (HSM)領(lǐng)域的領(lǐng)導者。 MIKRON 參與了大多數(shù)CAD-CAM供應商的加工策略的開發(fā), 然后在我們機床上論證這些路徑策略的加工效率。 CAM 的

18、策略不同,機床性能的發(fā)揮,可以有30%以上的差異。Return to menu高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 6 :MIKRON +MIKRON 開發(fā)了自己的功能開發(fā)了自己的功能軟件軟件,加載到頂級的加載到頂級的 HEIDENHAIN系統(tǒng)上系統(tǒng)上為了使操作者在使用中為了使操作者在使用中 倍感方便倍感方便- 能滿足各種操作者能滿足各種操作者- 自動化時尤為必要自動化時尤為必要Return to menu高速處理能力的高速處理能力的 CNC + 智能團智能團:MIKRON 基于基于iTNC530 上的上的 SMART MACHINE 模塊模塊: APS (主軸振動的監(jiān)測與控制) ITC

19、(智能溫度漂移控制 =主軸熱補償) OSS (操作者支持系統(tǒng) = 嵌入式銑削工藝技術(shù)) RNS (遠程提醒系統(tǒng)) GAS (圖象分析系統(tǒng)) SIGMA (自動化控制現(xiàn)場管理系統(tǒng)) AC GROUPReturn to menuMIKRON 其它優(yōu)點其它優(yōu)點:激光對刀儀激光對刀儀:用于在實際轉(zhuǎn)速下用于在實際轉(zhuǎn)速下對刀具位置進行非對刀具位置進行非接觸式測量接觸式測量.測量精測量精度為度為級級集成工作臺交換系統(tǒng)集成工作臺交換系統(tǒng),實現(xiàn)無人實現(xiàn)無人化作業(yè)化作業(yè)高速主軸的選擇面廣高速主軸的選擇面廣:20,000 大扭矩大扭矩30,00036,000 大扭矩大扭矩40,00060,000Return to

20、menuMIKRON 其它優(yōu)點其它優(yōu)點: MikronCommunication ServerETHERNETiTNCATEK MLSV2LSV2InternetE-mail:“iTNC: Palette #3 finished“SMS:“ATEKM: start job #4“Operator 1E-mails:“iTNC: Palette #3 finished“ATEKM: start job #4“Operator 2GSM NetzGSM ProviderDCOMSIGMA 軟件, 把 MIKRON , CHARMILLES, AGIE和3R 系統(tǒng)自動鏈接管理以提供完整的自動化產(chǎn)品生

21、產(chǎn)單元。機床的RNS CNC 模塊會自動發(fā)出報警和信息給操作者的手機或E-mail郵件。Return to menu高速銑削是高速銑削是 一種新的技術(shù)一種新的技術(shù): 一種新的理念一種新的理念:高速銑高速銑刀具刀具 高高速主軸速主軸高加速高加速度度特性特性驅(qū)動軸驅(qū)動軸 高高速速CNC高速高速 CAM 策略策略 MIKRON 在每一個環(huán)節(jié)上都在每一個環(huán)節(jié)上都 精益求精精益求精,力求給我們的客戶提供最好的高速銑機床力求給我們的客戶提供最好的高速銑機床 (HSM)和軟件及未來高速銑機床的和軟件及未來高速銑機床的 KNOW-HOW.高速銑削（高速銑削（HSM）的關(guān)聯(lián)影響的關(guān)聯(lián)影響MIKRON +Retu

22、rn to menu MIKRON 僅僅是快嗎僅僅是快嗎 ?精度和質(zhì)量如何精度和質(zhì)量如何Return to menuMIKRON legendary accuracy and quality: MIKRON從1902年,就開始生產(chǎn)機床。 我們的機床被設(shè)計的經(jīng)久耐用, MIKRON許多機床已經(jīng)使用了30多年,其精度依舊在級范圍。我們的秘訣是什么?MIKRON 自己的工廠加工,生產(chǎn)所有關(guān)鍵零部件,如床身的結(jié)構(gòu) 件,臺面的磨削加工 等等。 機床裝配全部在自己工廠進行,采用“KANBAN” 零件定量工位裝配線。 所有的主軸都由集團內(nèi)的 STEP-TEC公司制造提供。 每臺機床都按ISO標準做激光檢測

23、。(比日本 JIS標準要嚴格的多)每臺機床都做最終試切件,其結(jié)果必須在嚴格的公差之內(nèi)。Return to menu溫度的變化是機床精度的最大敵人溫度的變化是機床精度的最大敵人鋼: 1000.000 mm鋼: 1000.012 mm鋼: 1000.060 mm 20 C+ 12 21 C+ 60 25 C鋼的溫度變化系數(shù)是: 12 / 度*米世界上所有的機床都遵從這個規(guī)律。在考慮加工精度時,我們決不能忽略最重要的影響因素 - 溫度變化溫度變化。 因為機床的大部分零部件材料是鋼材,它們將隨著溫度變化而變化,如環(huán)境溫度、某些發(fā)熱部件的影響.Return to menuMIKRON 針對溫度的影響針對溫度的影響 采用非常有效、有特色的措施采用非常有效、有特色的措施 聚合物大理石的床身 被設(shè)計成封閉式結(jié)構(gòu) 其溫度變化速度很慢,是鋼 材的20分之一。 “O” 型結(jié)構(gòu)比”C”型結(jié)構(gòu)具 有更高的強度和剛性。所有軸的驅(qū)動馬達都有水冷卻,馬達與絲杠用齒型同步帶連接以隔熱