什么是切削加工

1. 了解机床

所谓机械加工,就是基于设计图,按照规格要求进行材料加工而机床就是该过程中不可或缺的装置。机床是制造机器的机器,又被称为【工作母机】,甚至还能制造出其他的机床,因此他的存在非常重要。

如今,伴随着机床的数字化发展,所有厂商都以为只要导入了机床,就能实现高精度的生产制造,可事实却并非如此。一直以来,各类厂商都不是单纯地导入机床,而是在充分挖掘机床应用方法的同时,自主制造车刀(刀具)等工具及夹具,磨练出了一系列的固有技术。而在NC(数字控制)化、CNC(计算机数字控制)化飞速发展的今天,这种机制同样也是必不可少的。

在制造现场,我们常会听到这样的说法:“各机型都有各自的性能”,即使是最顶尖的机床也不例外。操作人员可以结合机床的性能对参数进行微调,从而实现高精度加工。换言之,在使用机床的过程中,我们不仅需要熟知设备的特性,还要理解设备的性能,才可以彻底发挥出设备的能力。
可以说,只知道机床的性能,是无法成为真正优秀的技术人员的。只有回到机床的原点,了解画线、切割、弯折、锉磨等一系列的手工作业,才能将机械作业完成地更好。

  • “1号机会产生细微的运动误差”
  • “2号机状态最好!”
  • “3号机的打磨力度不太够”
除了工作设备的功能及性能之外,还要全面掌握设备的个性特征,这样才能更好地加工
除了机床的功能及性能之外,
还要全面掌握设备的个性特征,这样才能更好地加工

2. 影响加工精度的因素

【1】刚性

在对物体施加外力,使其变形的同时,也会产生试图抵抗变形的作用力。这种性质被称为“刚性”。对机床而言,若要以目标精度进行加工,机床的刚性就会成为需要解决的问题。虽然如今的机床已经具备了相当高的抗刚性性能,但是在以微米等级的精度进行加工时,还是必须对刚性的概念有一定的理解。

刚性可分为静态力(静刚性)和动态力(动刚性)。所谓静刚性,简单来说就是作用力的方向与大小始终保持一定的状态。对机床而言,就是运行部分静止压放在作业盘上的状态。严格来说,在这种状态下,作业盘仅受到运行部分重力的影响,并因此发生变形。实际产生的影响虽然很小,但视实际情况,可能会降低加工精度。
而动刚性,则是作用力方向及大小不断变化的状态。从机床的角度来看,开启开关开始运行的操作,可能就会导致振动。视实际情况,这可能会造成机床抖动等症状,影响加工精度。 因此,对加工物进行切削等加工时,必须全面考虑静态和动态刚性。

【2】热变形

随着温度的升高,物体会发生膨胀。金属也同样如此,因此若要对长度进行精密测量,就必须在彻底实现温度管理的测量室进行操作。
而在进行加工时,则尤其要警惕物体的受热变形。这是因为,机床的各部件会在运行过程中发热,这会导致目标物的温度在经历切削等处理时升高。机床的运行时间越长,就越需要考虑热变形造成的影响。因此,要实现精密加工,就必须知道多长的运行时间对应多高的温度。

振动和热是影响加工精度的重要因素。
要避免这些因素的影响,就必须在设计阶段制定好对策。
振动和热是影响加工精度的重要因素。要避免这些因素的影响,就必须在设计阶段制定好对策。
A
B
振动

3. 了解切削的基础知识

【1】切削的动作

所谓切削,就是利用工具,将目标物的一部分切除。此时,必须进行“切削”与“送刀”这两类动作。
切削是从目标物上切下一部分的动作,基本上通过控制车刀等工具在一条直线上移动来实现。
而送刀则是控制工具移动,以实现对其他部分切削的动作。例如,在某条直线上实施切削后,通过将工具向与切削方向相垂直的方向移动,可以切削出新的面,重复这一操作,就能塑造出平面。

【2】加工与阻力

在加工过程中,工具与目标物会发生接触,作用力相互干涉,形成阻力。必须考虑到不同工具产生的阻力不同。
例如,使用车刀进行切削时,阻力会因目标物的材质、切削面积、车刀的种类等因素而异。其中,切削面积对阻力的影响很大,在加工时必须加以注意。
此外,在使用钻头的打孔加工中,还需要考虑转矩与送刀的阻力。转矩就是扭转的力度,也被称为“扭矩”等。另一方面,送刀则是推动钻头前进的动作。

在打孔加工中,阻力的值会随着目标物的材质、钻头的种类(刀尖形状)、钻头的旋转速度、送刀速度而变。
在加工现场,在考虑阻力影响的同时研究加工方案,能够追求更高的品质、效率以及工具耐久性。

【3】加工与速度

在加工现场,除了品质管理,作业效率也是一项重要的课题。在机械加工中,通过提高加工的速度,能够实现高效化。
但是,我们并不能一味盲目地提高设备的速度。速度升高可能会增大阻力,引发热变形,造成不利影响。此外,提高加工速度,还有可能会缩短车刀的寿命。这或许会导致车刀的更换频率增多,抬高加工的单位成本。因此,在进行加工时,对速度、精度以及工具寿命的综合考量,是非常重要的。

【4】加工与温度

正如此前在阻力及速度中提到的那样,进行切削等加工时,目标物会与工具接触,产生热量。这会导致目标物内部的温度升高,可能会影响加工精度及工具的耐久性。
其中会引发问题的,就是此前所说的加工速度与加工面积。加工速度越快,产热越多;加工面积越大,摩擦力越大,温度也就越高。在机械加工中,我们必须始终关注温度的变化,推进作业。

在机械加工的温度管理中发挥重要作用的,就是切削油(切削剂)。它能够有效减少目标物与工具之间的摩擦。同时还能冷却加工时产生的热量,冲洗加工产生的切屑。
过去切削剂以油性为主,如今由于人们的环保意识越来越高,水溶性切削剂正在逐渐成为主流。此外,由于在机械加工中需要大量使用切削油,因此多数时候都会使用循环型装置,对用过的切削油进行过滤及再利用。

在机械加工中,必须确保速度与品质的平衡
在机械加工中,必须确保速度与品质的平衡

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