論數(shù)控高速切削加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究

摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的加工技術(shù)取得了較大程度上的進(jìn)步，并逐漸成熟，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)水平的提高做出重要貢獻(xiàn)。在眾多加工技術(shù)當(dāng)中，數(shù)控高速切削加工技術(shù)具有一定的典型性，同時(shí)又具有較高的優(yōu)越性，它能夠在很大程度上對(duì)加工效率以及加工質(zhì)量進(jìn)行提升，目前狀況下，數(shù)控高速切削加工技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文主要針對(duì)數(shù)控高速切削加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞 高速切削 加工技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

前言

近幾年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，各種新科學(xué)、新技術(shù)、新工藝層出不窮，應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面，極大的促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高。數(shù)控高速切削加工技術(shù)便是其中一種，它是目前狀況下能夠有效提高加工效率以及加工質(zhì)量的先進(jìn)制造技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)外有諸多的學(xué)者著力于這一技術(shù)的研究，并取得了不小的突破。而就我國(guó)而言，我國(guó)是一個(gè)制造大國(guó)，但我國(guó)所接受的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，目前仍然以中后段較多，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展起到一定的阻礙作用。因此，我們應(yīng)該充分結(jié)合國(guó)情，在世界產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移中，要占據(jù)主動(dòng)地位，接受前端產(chǎn)業(yè)，掌握有效的、先進(jìn)的核心技術(shù)，只有這樣，才能促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而數(shù)控高速切削加工技術(shù)無疑屬于前端產(chǎn)業(yè)之一。

一、數(shù)控高速切削加工的含義

高速切削理論的最先提出者為德國(guó)著名物理學(xué)家Carl.J.Salomon，他在做了大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，最終提出了如下結(jié)論：保證切削速度處于正常的范圍，如果將切削速度進(jìn)行一定程度的提高，則切削溫度也會(huì)隨之上升，而在這種情況之下，切削工具更易受到高溫而發(fā)生磨損；但是，這不是絕對(duì)的，如果切削速度逐漸提高，并達(dá)到一定的值之后，即使切削速度發(fā)生很大幅度的提高，切削溫度仍然保持原先的狀態(tài)甚至?xí)霈F(xiàn)一定程度的下降。這一發(fā)現(xiàn)的意義是巨大的，只要將切削速度提高到一定的值，不僅減少了切削工具的損耗，而且也能夠?qū)庸ばб孢M(jìn)行有效的提高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及制造業(yè)的進(jìn)步，這一理論逐漸被用于加工制造業(yè)當(dāng)中，再經(jīng)過多年的研究、發(fā)展與完善，目前狀況下，已經(jīng)形成了系統(tǒng)化較強(qiáng)、較為成熟的數(shù)控高速切削加工技術(shù)。對(duì)于高速切削技術(shù)來說，它具有一定的復(fù)雜性，結(jié)合了多項(xiàng)工藝與技術(shù)，主要有機(jī)床結(jié)構(gòu)及材料、機(jī)床設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)、快速進(jìn)給系統(tǒng)、高性能CNC系統(tǒng)、高性能刀夾系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高效高精度測(cè)量測(cè)試技術(shù)、高速切削機(jī)理、高速切削工藝等諸多相關(guān)硬件和軟件技術(shù)等。

二、數(shù)控高速切削加工的優(yōu)越性

當(dāng)切削速度提高到一定程度時(shí)，既能減少加工工具的損耗，又能提高加工效率以及加工質(zhì)量，這是數(shù)控高速加工的主要特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)。除此之外，較之于常規(guī)的切削加工，其優(yōu)越性還體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①數(shù)控高速切削加工具有較小的切削力。在高速切削加工之中，通過對(duì)小切削量、高切削速度的切削方式進(jìn)行有效的使用，能夠使切削力較之于常規(guī)的切削發(fā)生一定程度上的降低，大約降低30%以上。這樣一來，刀具磨損的減輕減小。同時(shí)又可以對(duì)加工系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行有效的控制，加工精度得到明顯的提高。②材料的切除率高。在采用高速切削的前提之下，無論是切削速度還是跟進(jìn)速度都得到了較大程度上的提高，而這樣一來，在相同的時(shí)間內(nèi)，材料的切除率也明顯提高，進(jìn)而促進(jìn)了加工效率的提高。③工件的熱變形小。在高速切削時(shí)，大部分的切削熱來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走，因此加工表面的受熱時(shí)間短，不會(huì)由于溫升導(dǎo)致熱變形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力學(xué)性能也比普通加工方法要好。④數(shù)控高速切削加工具有綠色環(huán)保性。由于在高速切削的條件之下工件的加工時(shí)間得到了一定程度上的縮短，進(jìn)而促進(jìn)了能源與設(shè)備利用率的提高，減少了污染與消耗。

三、數(shù)控高速切削技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域研究

從上文的論述中，我們已經(jīng)知道數(shù)控高速切削技術(shù)較之于常規(guī)的切削具有較大的優(yōu)越性，而正是它劇本的優(yōu)越性與特點(diǎn)，使得它在加工制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間。主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①一般情況下，如果采用傳統(tǒng)的切削方法對(duì)薄壁類零件以及細(xì)長(zhǎng)的工件，采用高速切削，切削力明顯降低，熱量被切削帶走，這樣可以很好的彌補(bǔ)采用傳統(tǒng)方法時(shí)由于切削力和切削熱的影響而造成其變形的問題，有效提高了加工質(zhì)量。②由于切削抗力小，刀具磨損減緩，高錳鋼、淬硬鋼、奧氏體不銹鋼、復(fù)合材料、耐磨鑄鐵等用傳統(tǒng)方法難以加工的材料，可以研究采用數(shù)控高速切削技術(shù)來加工。③在汽車、模具、航天航空等制造領(lǐng)域， 一些整體構(gòu)件需要比較大的材料切除率。由于數(shù)控高速切削的進(jìn)給速度可隨切削速度的提高而相應(yīng)提高， 使得單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率大大提高。

四、實(shí)現(xiàn)數(shù)控高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)研究

①高速切削原理：切削速度處于正常的范圍，如果將切削速度進(jìn)行一定程度的提高，則切削溫度也會(huì)隨之上升，而在這種情況之下，切削工具更易受到高溫而發(fā)生磨損；但是，這不是絕對(duì)的，如果切削速度逐漸提高，并達(dá)到一定的值之后，即使切削速度發(fā)生很大幅度的提高，切削溫度仍然保持原先的狀態(tài)甚至?xí)霈F(xiàn)一定程度的下降。除此之外，還有諸多軟件、硬件設(shè)備等。

②高速切削刀具技術(shù)模塊，由機(jī)床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統(tǒng)中，刀具是最活躍的因素，切削刀具是保證高速切削加工順利進(jìn)行的最關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，高速切削加工的刀具系統(tǒng)必須具有良好的幾何精度和高的裝夾復(fù)定位精度，裝夾鋼度。高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持良好的平衡狀態(tài)，盡可能減輕刀體質(zhì)量，以減輕高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所受到的離心力，滿足高速切削的安全性要求，改進(jìn)刀具的夾緊方式。

五、高速切削技術(shù)應(yīng)用方面研究狀況和發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)外，如今，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的不同規(guī)格的各種超高速機(jī)床已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并進(jìn)入市場(chǎng)，在飛機(jī)、汽車及模具制造行業(yè)實(shí)際應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)，對(duì)其的研究逐漸深入，包括切削機(jī)理、刀具材料、主軸軸承、等方面，也取得了相當(dāng)大的成就。然而，與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在著較大的差距，基本上還處在實(shí)驗(yàn)室的研究階段。為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要滿足航空航天、汽車、模具等各行業(yè)的制造需求，數(shù)控高速切削技術(shù)應(yīng)用研究任重道遠(yuǎn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，高速切削技術(shù)必然取得更深層次的進(jìn)步以及更為廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)要加快研究，追上發(fā)達(dá)國(guó)家，促進(jìn)我國(guó)加工制造業(yè)的繁榮。

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