高效加工(HEM)优化切削效率和生产能力

作者：信息来源:info.mt.hc360.com 2006-4-2

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高速加工(HSM)已经成为并将继续是生产航空航天部件的良好加工策略。主轴转速高、进给速率快与切削深度小相结合，在常常具有精细的薄壁和底座的框架部件等零件上加工出必要的表面光洁度和精度。然而，如果说航空航天工业在零件生产方面有一个最为重要的“速度”，那么这个速度就是零件彻底加工并作好装配准备的速度。Sandvik...

    高速加工(HSM)已经成为并将继续生产航空航天部件的良好加工策略。主轴转速高、进给速率快与切削深度小相结合，在常常具有精细的薄壁和底座的框架部件等零件上加工出必要的表面光洁度和精度。然而，如果说航空航天工业在零件生产方面有一个最为重要的“速度”，那么个速度就是零件彻底加工并作好装配准备的速度。Sandvik Coromant (新泽西州费尔劳恩)认为，在必须快速切除大量材料的情况下，可以帮助加工车间从HSM方式改变为速度稍慢、效率更高的切削工艺。该公司称之为高效加工(HEM)。

    顾名思义，HEM的焦点是优化切削效率，以获得最大的材料切除率。与HSM不同的是，HEM通常将主轴转速控制到一定的程度：既产生很大的切削力矩和功率，又允许较大的吃刀深度。HEM也不同于传统的大余量切削，在大余量切削方式下，刀具充分切入材料，而HEM仅利用刀具有效直径的一小部分进行切削，为提高进给速率和材料切除率酌留余地。

    在生产航空航天部件时，HEM或许不会取代HSM，HSM固有的快速浅切削仍将是半精加工和精加工某些关键零件特征所必须的。然而，若要粗加工铝和钛而不造成零件损伤或刀具过早磨损，HEM的潜在好处是值得考虑的，特别是在加工某些航空航天零件的情况下，每个毛坯工件可能最多有95%终成切屑，HEM尤其具有重要意义。

    Sandvik Coromant航空航天开发经理Brian Davis在是届Q&A年会上讲解了HEM技术与HSM技术相融怎样可以成为最快生产航空航天部件的最佳途径。

    1. HSM与HEM之间的基本差异是什么

    HSM在可能达到的主轴速度和进给率方面取决于机床，对指定以很浅的吃刀深度加工的几何特征来说，还取决于刀具。HEM策略则更注重于全过程和零件，力图循环时间最小化。

    HEM与HSM共有的一个方面是缺乏通用的加工数集。假如向10个机械师询问HSM的定义，很可能得到10个不同的答复。Sandvik Coromant认为HSM涉及的主轴速度大于18,000 r/min，吃刀深度一般会在0.010" (精加工，0.25mm)~0.100"(粗加工，2.5mm)范围内。相反，HEM的主轴速度可能远远低于HSM，但是HEM的吃刀深度是HSM的许多倍。这些参数总是因工件类型而大相径庭。

    2. 哪种机床最适合于HEM？

    最适宜于HEM的机床是50#锥度卧式加工中心。用于HEM的卧式加工中心不仅要有12,000~15,000r/min的最高主轴速度，而且必须提供很高的可用功率和切削力矩。

在HSM方式下，主焦点是进给速率和主轴转速，但切削力矩同HEM的其它指标一样重要，因为它是材料切除率最大化的关键。为了确定HEM工艺的初始主轴速度，了解切削力矩与功率在机床主轴速度范围内的关系是有益的。在最大主轴速度下，机床不可能提供最大力矩；速度太高时，力矩开始下降。了解上述关系的目标是确定机床在怎样的最高主轴速度下同时提供胜任切削工序的力矩和功率。这个目标速度因材料和机器而异。

例如，铝合金比较软，一般可以采用很高的切削速度。然而由于切削力矩总是在主轴速度过高的情况下减小，一台大功率机床在切削铝件的过程中有可能停止转动。同样，切削钛合金需要高力矩，但是主轴速度往往比切削铝件时低得多。

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