实现切削加工的重复性机械

对于大多数铣削加工而言，稳定切削区域图揭示了稳定加工的区间范围，尤其是有可能实现更大无颤振切深的主轴转速。刀具、刀具夹头、主轴、机床、工件和夹具都会对稳定加工区间产生影响。一旦利用稳定切削区域图对切削工艺进行了优化，改变加工参数设置就会对切削性能产生不利影响。

然而，有许多机床用户可资利用的工具和技巧(如刀具长度的补偿调整和CNC加工编程的后处理)，可以帮助进行能提高加工重复性的加工参数设置。那么，哪些影响因素至关重要呢?

首先需要考虑刀具长度。CNC数控机床允许用户大致设定刀具长度，并对该长度进行测量，然后输入对刀具长度进行补偿的修正值。如果工件的几何尺寸至关紧要，那么这种尺寸补偿将非常有效。但是，实现高效加工并不仅仅取决于工件几何尺寸。如果一个机床用户设置的刀具长度超过了名义尺寸，刀具的刚度就会下降，并且其固有频率也较高。

那么，在稳定切削区域图中，稳定加工区间就会移动到主轴转速更低处，无颤振切深也会随之减小。如果设置的刀具长度比名义尺寸更短，刀具刚度就会提高，固有频率也较高，那么稳定加工区间就会移动到主轴转速更高处。然而，如果稳定加工区间并未移动，唯一可能的就是利用在稳定加工区间内可获得的最大轴向切深。为了提高加工效率，最终用户必须控制刀具长度。

刀具的齿数也会影响稳定加工主轴转速在稳定切削区域图中的位置。最稳定的加工区间出现在刀齿的通过频率与其固有频率相互匹配处。因此，举例来说，如果将2刃铣刀换成4刃铣刀，就会使对应于最稳定加工区间的主轴转速降低50%。如果要始终保持在稳定加工区间进行加工，就意味着要严密控制主轴转速，因此，这也意味着要避免超过机床能力地采用高主轴转速。必须选择适当的主轴转速并将其编入加工程序，而且，主轴必须以编程的转速运行。

刀具夹头的型式也至关重要。 弹簧夹头式、液压式、热装式、Weldon侧固式和其他型式的刀具夹头都具有不同的动态特性。通过调整工件加工程序，有可能解决采用新的刀具夹头而引起的几何尺寸变化问题。但是，更换刀具夹头就意味着稳定主轴转速的位置会移动，且允许的无颤振切深也会发生变化。其他一些因素对加工重复性的影响可能不那么明显。

例如，采用弹簧夹头式刀具夹头时，作用于夹头螺母上的扭矩可能会影响加工重复性。大多数弹簧夹头制造商都对作用于螺母上的扭矩大小有限制性规定，并且应该用扭矩扳手或扭矩设定夹具来设定该扭矩。如果该扭矩过大，刀具夹头的刚度可能会增大，但其阻尼则会减小;如果该扭矩过小，夹头刚度可能就会降低——更糟的是，刀具有可能被拉出夹头。

在有关扭矩的问题上，对于ISO或CAT刀具夹头而言，作用于拉紧销上的扭矩大小也至关重要，也应该利用扭矩扳手来设定扭矩。如果扭矩过大，将造成刀具夹头的末端凸出，从而改变夹头与主轴锥面的配合，直接影响联接的刚性与阻尼。

对于ISO和HSK类型的夹头联接，拉紧力也至关重要。有些人似乎觉得拉紧力越大越好，但事实并非如此。很大的拉紧力的确能够增大夹头联接的刚度，但它也会消除阻尼。机床制造商规定了允许的拉紧力范围，采用拉紧力测力计来检测拉紧力是一种不错的控制方式。

尽管刀具及其夹头的选用对于切削性能有特别重要的影响，但在其他一些影响因素中，机床和主轴的选择对切削性能的影响也不容忽视。不同机床的切削性能也各不相同，即使它们都采用相同的刀具系统。这就意味着，应该针对具体的机床来编写工件加工程序，以利用该机床特定的稳定切削区域图。对于同样的刀具，其稳定切削区域图在不同的机床上看起来并不相同。

现在，数控编程软件允许在编写工件加工程序时只考虑工件的几何尺寸。然后对编制的程序进行后处理，使其可在各种不同的机床上运行。采用这种“只考虑几何尺寸”的编程策略意味着，机床的加工能力尚未得到充分利用，可以通过大幅度提高加工效率而获益。