高速加工(HSM)具有许多优点,但是既要降低切削费用,又要最大限度地发挥高速加工的优点,在实际生产中还需要克服许多困难。在高速加工中,当切削速度增加时,切削力将减小,利用这一特点,可以通过增大主轴转速加工出尺寸公差和表面粗糙度更小的零件。
尽管高速加工尚无明确定义,但在某些试验中主轴转速可达到500000r/min,在实际生产中可达到100000r/min。由于当主轴转速超过8000r/min时,旋转零件需要进行平衡,因此可将高速加工定义为转速不低于8000r/min。当主轴转速低于8000r/min时,只有当刀杆质量分布非常不平衡时,离心力才会对加工产生不利影响。
随着主轴转速高于8000r/min的机床使用数量不断增加,组合刀具的平衡问题就显得格外重要,它涉及刀具和刀夹。当旋转刀杆的理论中心轴线与实际旋转轴线不同心时,就会产生不平衡的情况。
当决定是否需要对刀具进行平衡时应考虑许多问题,而通常情况下许多使用者往往忽视了这些问题。其中一个最关键的问题是在高速加工时刀具不平衡对机床主轴轴承的损坏。不平衡的刀具会对主轴增加一个额外载荷,从而引起主轴轴承过早磨损和失效。这不仅造成修理和更换主轴轴承的费用浪费,而且会因停机造成生产时间的损失。
刀具不平衡会降低刀具性能和寿命,同时也会引起振颤,使加工表面质量变差。
在高速加工中,我们必须清楚引起不平衡的因素和减小不平衡的措施。其中影响程度最大的就是刀夹。在高速加工中,应优先使用平衡设计刀夹或可调平衡刀夹。平衡设计刀夹是从设计上对刀夹平衡度予以保证,但不能补偿在装配过程中由其他零件引起的不平衡。此时,只有假设由其他零件引起的不平衡是可忽略的,但在实际生产中往往不可行。因此我们建议在使用这种刀夹时要测量不平衡量,并尽可能保证其在标准允许的范围内。