Возможности высокоскоростной обработки металлов резанием

Высокоскоростная обработка является прогрессивным методом механической обработки материалов. Поскольку ВСО комбинирует большие подачи, высокие скорости резания, определенный режущий инструмент и траекторию его движения, применение данного метода стало возможным с появлением новых конструкций станков и инструментов, позволяющих снимать металл с большой скоростью. На сегодняшний день применение ВСО эффективно на всех стадиях обработки: от черновой до чистовой.

Высокоскоростное фрезерование по основному принципу не отличается от обычного фрезерования. В нем также с помощью вращающегося режущего инструмента с несколькими определенными резцами (фрезами) снимается (срезается) материал с заготовки. Однако при высокоскоростном фрезеровании скорости резания и подач в 5 – 10 раз выше, чем при обычной обработке. Для такого материала, как сталь, они составляют обычно от 500 до 1500 м/мин и более. Для наглядности можно привести пример, что фреза диаметром 6 мм имеет скорость вращения примерно 40000 об/мин. Такая высокая скорость резания комбинируется с скоростями подач, которые повышаются по сравнению с обычной обработкой в 5 – 10 раз и тем самым находятся в диапазоне от 2 до 20 м/мин.

Высокоскоростное фрезерование основывается, прежде всего, на сокращении количества тепла, возникающего при обработке резанием, которое действует на инструмент. При обычной механической обработке непрерывно повышается температура обрабатываемой заготовки, стружки и инструмента при возрастании скорости резания и уменьшении толщины стружки. Однако если повысить скорость подачи в 5 – 10 раз, как это имеет место при высокоскоростном фрезеровании, то температура инструмента повышается незначительно.

Причина этого заключается в том, что скорость подачи превышает скорость теплопроводности обрабатываемого резанием основного материала. Тем самым, распространение тепла, образующегося в зоне контакта при резании, в основном между материалом заготовки и материалом фрезы, большей частью предотвращается, а основная часть, не успевая переходить в заготовку, отводится со стружкой.

Исследования, проведенные в ходе ВСО с выбранными оптимальными параметрами, показали, что 75 % произведенной теплоты резания отводится со стружкой, 20 % – через инструмент и 5 % – через обрабатываемую деталь. За счет этого значительно увеличивается стойкость инструмента.

Основными преимуществами использования метода высокоскоростного резания являются:

- сокращение количества ручных доводочных операций;

- уменьшение времени, затрачиваемого на пригонку;

- возможность обработки тонкостенных изделий;

- низкая шероховатость, т. е. повышение качества получаемой поверхности;

- снижение сил резания;

- отсутствие дроблений при резании;

- высокая стойкость режущего инструмента;

- хорошее стружкодробление и отвод стружки из зоны резания;

- отсутствие вибраций при резании;

- применимость для обработки большинства металлов и сплавов.

Благодаря применению метода ВСО достигается очень короткое основное технологическое время, которое в 5 – 10 раз меньше, чем при обычной механической обработке. Следовательно использование высокоскоростной обработки дает экономическую выгоду, обусловленную сокращением количества технологических операций за счет уменьшения времени обработки. Ввиду отсутствия проблемы перегрева инструмента и заготовки при ВСО, выполняются требования экологической безопасности путем уменьшения объемов СОЖ, а в некоторых случаях и полного отказа от её использования.

В общем случае можно считать, что главный эффект высокоскоростного резания заключается не только в сокращении машинного времени за счет интенсификации режимов резания, но и в упрощении производственного процесса и повышения качества обработки.