HSM-基礎(chǔ)知識(shí)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(cuò)誤觀念有關(guān)高速銑削加工的錯(cuò)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(yùn)動(dòng)軸的高動(dòng)態(tài)特性運(yùn)動(dòng)軸的高動(dòng)態(tài)特性結(jié)論結(jié)論競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(duì)高速銑的一些誤解和錯(cuò)誤概念對(duì)高速銑的一些誤解和錯(cuò)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(dòng)動(dòng)態(tài)特性態(tài)特性 運(yùn)運(yùn)動(dòng)軸動(dòng)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(gè)鏈必需嚴(yán)格控制整個(gè)鏈必

3、需嚴(yán)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(huì)相去甚遠(yuǎn)最終的結(jié)果將會(huì)相去甚遠(yuǎn)。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(shí)在高轉(zhuǎn)速時(shí), , 刀具溫度和切刀具溫度和切削力呈下降趨勢(shì)削力呈下降趨勢(shì), , 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(jī)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(shí)，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(yīng)用領(lǐng)域，如薄壁、微細(xì)加工等等,已可實(shí)現(xiàn)。該工件材料為鋁,壁厚為0.5mm. 如果沒(méi)有

7、高速銑削( HSM)技術(shù), 還沒(méi)有其它工藝可實(shí)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(duì)零件最終對(duì)零件實(shí)施切削實(shí)施切削并非是機(jī)床并非是機(jī)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(zhǔn)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(yīng)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(dòng), 形狀精度, 動(dòng)平衡, 剛性)刀具象汽車的輪胎,汽車在行駛時(shí),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(duì)刀具的選擇,有時(shí)可從供應(yīng)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(hào),加工條件和被加工材料。Vc對(duì)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(dòng)有震動(dòng))n / Vf 高扭矩, 但目前的最高轉(zhuǎn)速為 60K rpm 無(wú)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(shí)現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)銑削較大面積實(shí)現(xiàn)在單位時(shí)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(shí)兼容主軸具有同時(shí)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(dú)特的組合與設(shè)這種獨(dú)特的組合與設(shè)計(jì)的主軸計(jì)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(shí)可以攻絲甚至在低轉(zhuǎn)速時(shí)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(rùn)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(dá)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(yùn)動(dòng)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(dòng)加速度傳感器用于監(jiān)視主軸振動(dòng) Vibro Set Vibro Set 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : - - 監(jiān)測(cè)振動(dòng)監(jiān)測(cè)振動(dòng) - - 控制加

13、工時(shí)的控制加工時(shí)的振動(dòng)量振動(dòng)量- - 刀具的壽命更長(zhǎng)刀具的壽命更長(zhǎng)- - 主軸主軸的壽命更長(zhǎng)的壽命更長(zhǎng) KupplerCouplerSteuerungControl systemSmart MonitoringSmart MonitoringAcceleration Sensor Acceleration Sensor 加速度傳感器 (AS)(AS)Return to menu運(yùn)動(dòng)軸 高動(dòng)態(tài)特性高速銑高速銑(HSM) 成功因素成功因素 3 :機(jī)床的重要指標(biāo)機(jī)床的重要指標(biāo)本質(zhì)本質(zhì):機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)象汽車底盤象汽車底盤 一樣一樣:強(qiáng)壯強(qiáng)壯 和和 安全安全吸收沖擊振動(dòng)吸收沖擊振動(dòng)重量輕重

14、量輕Return to menu高速運(yùn)動(dòng)軸高速運(yùn)動(dòng)軸: MIKRON 使用聚合物大理石來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床床身的整體化。 封閉的 O型結(jié)構(gòu),強(qiáng)度高,重量輕。 吸收振動(dòng)能力是鑄鐵的6倍。 所有的運(yùn)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)采用鑄鐵以降低慣量。 所有軸驅(qū)動(dòng)采用西門子大功率伺服驅(qū)動(dòng)。 所有導(dǎo)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(jìn)給不良的進(jìn)給條件條件標(biāo)準(zhǔn)軸標(biāo)準(zhǔn)軸:+Y+XY 進(jìn)給速度X進(jìn)給速度= 損失時(shí)間損失時(shí)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(jìn)給不良的進(jìn)給條件條

15、件高加速度的運(yùn)動(dòng)軸高加速度的運(yùn)動(dòng)軸:+Y+XY進(jìn)給速度X進(jìn)給速度= 降低了損失的時(shí)間降低了損失的時(shí)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(qiáng)度沖擊只有聚合物大理石能吸收如此高強(qiáng)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(jī)床的重要指標(biāo)機(jī)床的重要指標(biāo)本質(zhì)本質(zhì):CNC系統(tǒng)就象是機(jī)床系統(tǒng)就象是機(jī)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(yù)先估計(jì)需要預(yù)先估計(jì)動(dòng)作敏捷動(dòng)作敏捷快速反應(yīng)快速反應(yīng).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(dāng)今擁有最強(qiáng)是當(dāng)今擁有最強(qiáng) 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(shí)間 0.8msPLC 單循環(huán)時(shí)間12.5 ms平行編程作業(yè)15“ 彩屏標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡優(yōu)點(diǎn):培訓(xùn)時(shí)間短,易于掌握,安全性強(qiáng)Ergonomic?DNC-接口 / 網(wǎng)絡(luò)接口 預(yù)留擴(kuò)展, 升級(jí)所有的 CAD-CAM 系統(tǒng)都通用我們對(duì)我們對(duì)FANUC 和和 SIEMENS都進(jìn)行過(guò)測(cè)試都進(jìn)行過(guò)測(cè)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(diǎn)到另外一點(diǎn)從某一點(diǎn)到另外一點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致不同結(jié)果會(huì)導(dǎo)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(kāi)發(fā)商公認(rèn)為是高速銑 (HSM)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。 MIKRON 參與了大多數(shù)CAD-CAM供應(yīng)商的加工策略的開(kāi)發(fā), 然后在我們機(jī)床上論證這些路徑策略的加工效率。 CAM 的

18、策略不同,機(jī)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(kāi)發(fā)了自己的功能開(kāi)發(fā)了自己的功能軟件軟件,加載到頂級(jí)的加載到頂級(jí)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(dòng)化時(shí)尤為必要自動(dòng)化時(shí)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(tuán)智能團(tuán):MIKRON 基于基于iTNC530 上的上的 SMART MACHINE 模塊模塊: APS (主軸振動(dòng)的監(jiān)測(cè)與控制) ITC

19、(智能溫度漂移控制 =主軸熱補(bǔ)償) OSS (操作者支持系統(tǒng) = 嵌入式銑削工藝技術(shù)) RNS (遠(yuǎn)程提醒系統(tǒng)) GAS (圖象分析系統(tǒng)) SIGMA (自動(dòng)化控制現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)) AC GROUPReturn to menuMIKRON 其它優(yōu)點(diǎn)其它優(yōu)點(diǎn):激光對(duì)刀儀激光對(duì)刀儀:用于在實(shí)際轉(zhuǎn)速下用于在實(shí)際轉(zhuǎn)速下對(duì)刀具位置進(jìn)行非對(duì)刀具位置進(jìn)行非接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量.測(cè)量精測(cè)量精度為度為級(jí)級(jí)集成工作臺(tái)交換系統(tǒng)集成工作臺(tái)交換系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無(wú)人實(shí)現(xiàn)無(wú)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(diǎn)其它優(yōu)點(diǎn): 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(dòng)鏈接管理以提供完整的自動(dòng)化產(chǎn)品生

21、產(chǎn)單元。機(jī)床的RNS CNC 模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警和信息給操作者的手機(jī)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(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸 高高速速CNC高速高速 CAM 策略策略 MIKRON 在每一個(gè)環(huán)節(jié)上都在每一個(gè)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(jī)床力求給我們的客戶提供最好的高速銑機(jī)床 (HSM)和軟件及未來(lái)高速銑機(jī)床的和軟件及未來(lái)高速銑機(jī)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(kāi)始生產(chǎn)機(jī)床。 我們的機(jī)床被設(shè)計(jì)的經(jīng)久耐用, MIKRON許多機(jī)床已經(jīng)使用了30多年,其精度依舊在級(jí)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(tái)面的磨削加工 等等。 機(jī)床裝配全部在自己工廠進(jìn)行,采用“KANBAN” 零件定量工位裝配線。 所有的主軸都由集團(tuán)內(nèi)的 STEP-TEC公司制造提供。 每臺(tái)機(jī)床都按ISO標(biāo)準(zhǔn)做激光檢測(cè)

23、。(比日本 JIS標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格的多)每臺(tái)機(jī)床都做最終試切件,其結(jié)果必須在嚴(yán)格的公差之內(nèi)。Return to menu溫度的變化是機(jī)床精度的最大敵人溫度的變化是機(jī)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(jī)床都遵從這個(gè)規(guī)律。在考慮加工精度時(shí),我們決不能忽略最重要的影響因素 - 溫度變化溫度變化。 因?yàn)闄C(jī)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(duì)溫度的影響針對(duì)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(jì)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(qiáng)度和剛性。所有軸的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)都有水冷卻,馬達(dá)與絲杠用齒型同步帶連接以隔熱