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針對國產高速加工機,以常用之6061 鋁合金之面銑和端銑為標的,規劃並進行粗切削與精切削實驗,以探討該機器之高速切削性能以及最佳的切削參數。粗切削實驗是探討以最大材料移除率為目標之切削參數,實驗透過簡單的切削顫振實驗,可以在較低的轉速下採用較高的切削深度,其材料移除率則可提高2.4 倍。而精切削則透過田口式實驗法來規劃實驗,實驗時同時量測其切削力與表面精度,以探討最佳切削力之製程參數組合,實驗結果顯示切削深度與每刃進給是影響切削力的最大因素,透過適當的切削參數組合,可以獲得較低的切削力與較佳的表面精度。


高速切削(High Speed Machining;HSM) ,是一種利用淺切深、


高速進給和高轉數的切削方式,不但可以大幅降低加工成本與時間外,並因熱變形小、表面品質佳與切削力低的優點,已廣為航太產業之輕合金薄壁加工件以及電子電機甚至光電模具產業之硬合金切削加工所採用[1-3] 。隨著這些優點與市場優勢,國內的相關產業亦有相當大的興趣,加以歐美、日本等先進國家,由於HSM 技術發展已是行之有年,加上近年HSM 工具機進入量產,更加深國內產業對HSM 技術發展的殷切。



  HSM 首先由德國人Salomon 於1931 年向德國專利局申請HSM 專利開始,直至一九六○年代初期,HSM 的基礎理論、切削加工機構等基本知識才稍略具備,一九九○年代更由於高速主軸發展迅速,演變至今,使得發展達七十年之久的HSM 理論得以落實。由於技術提昇,目前國內業者產製的數控工具機已將主軸的標準轉數提昇到了8,000 rpm 至12,000 rpm,甚至達100,000 rpm 以上的工具機研發案,而進給速度則同時提高為20 至25 m/min ;因此更希望透過研究和實驗以瞭解HSM 加工特性,進而可應用於國內的切削加工產業。



  一般HSM 的加工參數,包括高速主軸轉數、高速進給和高速控制等三方面,在實際切削行為中,HSM 和傳統切削的比較,不但可以獲得有別於傳統切削所達不到的利益外,所擴及的應用領域和產業領域也相對增加;另相關文獻如Hunter [4] 與Greif [5] 更直接指出HSM 的技術優點包括材料移除量增加36 倍;表面精度可達0.7 至1.9 μm ,接近拋光品質;切削力則降低30%左右,尤其是在徑向切削力大幅縮減,提高了薄壁件和細長比高、剛性差的零件加工精度;又HSM 之加工機器激振頻率較高,工件平穩震動小,使得薄壁零件的加工表面及精度更加優越;再者,切削熱大部分被切屑迅速帶走,工件幾乎為絕熱加工,因而更適合加工於容易產生熱變形的零件。



  高速切削之相關技術,包含HSM 的操作程序、刀具選用、加工件和材質選配、切削參數組合和工具機能力等均需適當的支援配合[6]。因此建構HSM 之技術架構,必須有相當的週邊技術與最佳參數支援才能達成,尤其是製程參數的探討,國內雖有相關文獻的研究,但大多僅止於實驗室性質或是以國產相對傳統較為高速的工具機進行難切削材料之技術探討,有鑒於此,本研究目標在於針對國人自行開發之之高速切削加工機,透過高速銑削實驗以及最佳化方法,分析其對於常用之6061 鋁合金進行高速銑削時,以最大切削效率之粗切削以及最小切削力之精切削進行切削實驗,了解機器之加工特性,並作為機器性能評估之指標與性能改善之依據。


  高速切削的優點之一在於減少切削時間,提高切削效率,另一特點則在於切削後優良的表面品質。



然而前者是高速切削有高進給率而具有高材料移除率(material removal rate;MRR) 的效果;而後者則是因為高的表面切削速度配合低進給率與低切削深度所造成的結果,此二者分別適用於粗切削與精切削,故此二切削性能的評估需分別進行粗切削與精切削驗證。



 
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    john 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()