20世紀(jì)80年代末興起的高速加工(HSC)，由于顯著提高了切削速度和進(jìn)給速度，從而大大縮短了加工時(shí)間，提高了工件表面質(zhì)量和加工精度。并因此而實(shí)現(xiàn)減少加工工序和簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程，以及促使一些行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，有力地推動(dòng)了整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。高速加工使“生產(chǎn)率”和“柔性”兩個(gè)相互矛盾的特征參數(shù)融合到一起，從而用高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)線，推動(dòng)了汽車等中、大批量生產(chǎn)行業(yè)中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。
L:t)$iF5+ ^F0k2pB 高速加工導(dǎo)致工藝替代，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程。在模具制造中用高速硬銑替代電火花加工是一個(gè)十分典型的例子，淬硬后的工件可在一次裝夾下通過粗銑和高速精銑加工成成品。高速硬銑的應(yīng)用，為模具制造實(shí)現(xiàn)CAD-CAM-HSC的集成創(chuàng)造了條件，高速硬銑工藝無(wú)疑給模具制造技術(shù)帶來(lái)了一次重大變革。
wf~5lpI[ .NV)hg)|cZ 自高速加工興起的十多年來(lái)，高速加工技術(shù)獲得了廣泛推廣和應(yīng)用。在生產(chǎn)中，通過高速加工，顯著縮短了基本時(shí)間，也相應(yīng)地提高了輔助時(shí)間相對(duì)于基本時(shí)間的比例(從過去的7%：93%到目前的35%：65%，對(duì)于鋁合金材質(zhì)工件的加工，這種比例更達(dá)到了50%：50%)。從目前的技術(shù)狀況看，通過高速加工進(jìn)一步降低基本時(shí)間的潛力已不是很大。
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近年來(lái)，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，愈來(lái)愈多的則是采用高效加工(HPC)——提高單位時(shí)間材料切除量和顯著減少輔助時(shí)間——來(lái)進(jìn)一步降低切削過程中的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。
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K% "xvV'&lQ 高效加工(HPC)與高速加工(HSC)不同的是，它并不只是限于提高切削速度和進(jìn)給速度，而是把優(yōu)化材料切除率放在首位，旨在通過提高單位時(shí)間的材料切除量和降低加工時(shí)間(基本時(shí)間和輔助時(shí)間)來(lái)進(jìn)一步降低加工費(fèi)用。
dyQ<UT /ctaAQDUh\ 材料切除率(Q)決定于側(cè)吃刀量(ae)、背吃刀量(ap)和進(jìn)給速度(vf)。對(duì)于銑削加工，進(jìn)給速度(vf)又取決于每齒進(jìn)給量(fz)、刀齒數(shù)(z)和銑刀的轉(zhuǎn)速(n)。
qHC*$v#.V? c"f-$^< 單位時(shí)間的材料切除量可用Q=ae·ap·vf /1000=ae·ap·fz·z·n /1000 (cm3/min)來(lái)表示。
Y5h)l<P>B b.mjQ 我們從這個(gè)表達(dá)式可以看出，材料切除率與5個(gè)切削參數(shù)有關(guān)，所以，高效加工可以但并不是必須包括高速加工，這意味著高效加工和高速加工之間不存在明顯的界限。
;3.T* ?|o V',m $ 航空工業(yè)是最早應(yīng)用高速加工和高效加工新工藝的部門。飛機(jī)的梁、框架和大型壁板等承力構(gòu)件采用的是整體結(jié)構(gòu)件，加工時(shí)其毛坯75%~95%的材料將被切削掉，對(duì)于這種特別高的切削量，無(wú)疑采用高效加工是最合適不過的。在德國(guó)奧格斯堡(Augsburg)的EADS(歐洲航空防御和航天公司)在 20世紀(jì)90年代采用HSC工藝加工軍用飛機(jī)某一鋁合金整體構(gòu)件，主要目的是為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程，以較少的工序獲得高的表面質(zhì)量，而不是提高材料切除率，加工時(shí)使用了54把刀具，共花了25個(gè)小時(shí)完成加工。為進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)率的潛力，后來(lái)就很自然地轉(zhuǎn)向采用高效加工，采用了40把刀具，加工時(shí)間僅為 12個(gè)小時(shí)，減少了一半多。
4 BE:&A YobC'c\~9 特別是對(duì)于銑削加工，銑刀所能達(dá)到的材料切除率已成為衡量銑刀加工經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來(lái)，許多刀具制造廠相繼開發(fā)出了眾多高進(jìn)給速度的銑刀。這些銑刀雖然結(jié)構(gòu)形式不盡相同，但一個(gè)共同特點(diǎn)是具有適合于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給的刀刃幾何形狀。這種幾何形狀的特點(diǎn)是切削刀刃具有一個(gè)很大的圓弧半徑，這就稍許限制了銑刀的背吃刀量(ap)，而且由于較小的主偏角使作用于銑刀上的徑向切削力大大減小，從而有利于采用很高的每齒進(jìn)給量進(jìn)行加工。
4t +/ 8r`VbgI& 例如，在粗加工40CrMnMoS86材質(zhì)的玻璃瓶吹模時(shí)，德國(guó)Franken刀具廠對(duì)采用裝有三個(gè)圓刀片的銑刀和裝有3個(gè)Time-S- Cut刀片的高進(jìn)給速度銑刀進(jìn)行銑削效果比較。前者采用的切削用量為Vc=250m/min, fz=0.3mm, ap=0.75mm和ae=18 mm，加工時(shí)用冷壓縮空氣進(jìn)行冷卻，加工所需時(shí)間為9分鐘。后者在切削用量方面，將ap減小為0.5 mm，而fz則提高到1.0 mm，結(jié)果加工時(shí)間僅用了4分鐘。在時(shí)間節(jié)省上達(dá)到了55%，也就是機(jī)床每小時(shí)使用節(jié)省了55%。
|k7ts&2 c"%_]7 從這里可以看出，通過采用較高的切削參數(shù)，高效加工可以獲得很高的材料切除率，顯著地縮短加工時(shí)間。但是高效加工，并不只是采用很高的切削參數(shù)，還可以通過能顯著減少輔助時(shí)間的其它加工戰(zhàn)略來(lái)實(shí)施高效加工。例如采用復(fù)合刀具(如復(fù)合階梯鉆、鉆銑螺紋刀具和其它用于綜合加工的復(fù)合刀具)、圓周進(jìn)給銑削的多功能立銑刀等各種先進(jìn)刀具可以顯著減少換刀次數(shù)和降低輔助時(shí)間，由此顯著地提高生產(chǎn)效率。
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