淺談高速數(shù)控機床在機械加工中的應(yīng)用分析

張文文

摘要：現(xiàn)代制造行業(yè)中數(shù)控機床的應(yīng)用取代了傳統(tǒng)機械設(shè)備，使得制造行業(yè)在技術(shù)上有了極大的進步，使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量得到提高。本文首先對高速數(shù)控機床的原理進行介紹，對數(shù)控機床機械加工技術(shù)特點進行分析，對高速數(shù)控機床在機械加工中的應(yīng)用進行研究。

關(guān)鍵詞：高速數(shù)控機床;機械加工;制造;應(yīng)用

引言

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，機械制造行業(yè)也取得較大進步。高速數(shù)控機床作為工業(yè)領(lǐng)域的一種新技術(shù)，具有快速生產(chǎn)、高效、準(zhǔn)確等特點，從而在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，甚至有逐漸取代常規(guī)機械加工的趨勢，成為機械制造生產(chǎn)的主流技術(shù)。高速化、高精度、智能化、集成化以及開放化是現(xiàn)階段數(shù)控機床的重要發(fā)展方向，高速數(shù)控機床的主軸大功率、高轉(zhuǎn)速等可以滿足數(shù)控機床的發(fā)展要求，本文對有關(guān)高速數(shù)控機床在機械加工中的應(yīng)用進行分析和探討，不足之處，敬請指正。

1.高速數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及原理

高速數(shù)控機床主要包括高速主軸系統(tǒng)、直線電動機高速進給系統(tǒng)、高剛度的支撐部件、快速響應(yīng)的高速高性能數(shù)控系統(tǒng)、高效的冷卻潤滑系統(tǒng)、新型的高速道具和機床的接口技術(shù)以及實時監(jiān)控系統(tǒng)等。其中，高速主軸系統(tǒng)包括電主軸和軸承，軸承分為接觸式陶瓷球軸承和非接觸式軸承，主要起到盡可能擴大主軸恒功率工作范圍及高精度控制的目的;直線電動機高速進給系統(tǒng)和常規(guī)進給系統(tǒng)相比較而言，具有高速型和高精度，最大進給速度可以達到120-250m/min，加速度能夠達到2-10g，定位精度可以達到0.1-0.01um;支撐部件需要較高的剛度是由于在高速切削時會給機床的支撐部件，包括床身、立柱等，施加很大的壓力;CNC數(shù)控系統(tǒng)具有較快的數(shù)據(jù)處理速度，確保完成高速插補、快速處理、控制精度。

高速數(shù)控機床的工作原理，先是按照被加工零件圖紙，使用規(guī)定代碼進行加工程序的編制，之后把數(shù)控程序輸入到相關(guān)裝置，對高速數(shù)控機床主運動進行控制，包括進給系統(tǒng)的運動方向、位移、速度、刀具的選擇、工件的相關(guān)操作等，讓刀具和工件可以嚴(yán)格地根據(jù)制定好的加工程序高速度、高精度地完成產(chǎn)品加工。

2.高速數(shù)控機床加工的技術(shù)特點

2.1生產(chǎn)效率高

高速數(shù)控技術(shù)是一種多學(xué)科綜合技術(shù)，在具體運用中涉及到機械學(xué)、計算機科學(xué)、控制學(xué)、電子學(xué)等多門技術(shù)?，F(xiàn)階段，人們對于機械加工的速度和精度的要求在提高，高速數(shù)控機床技術(shù)應(yīng)了人們對于高質(zhì)、高效、高速的生產(chǎn)需求，在一定程度上實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，降低了操作者的工作強度，使得生產(chǎn)效率大大提高。

2.2高速化、高精度化、高可靠性

高速數(shù)控機床技術(shù)的高速化主要是指在進給速度和主軸轉(zhuǎn)速上有所提高，也就是主軸速度必須超過36000rpm，驅(qū)動電動機功率大于14kw，甚至一些機床主軸轉(zhuǎn)速可以達到每分鐘60000rpm;高速數(shù)控機床技術(shù)的高精度是從微米級到亞微米級，甚至是納米級;高速數(shù)控機床技術(shù)的高可靠性是指在穩(wěn)定可靠方面要做的更好，數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性要大于設(shè)備的可靠性，然而也并非越大越好，需要受到性能價格比的限制。

2.3智能化

高速數(shù)控機床技術(shù)的智能化涉及到高速數(shù)控系統(tǒng)的各個方面，一方面是為了達到加工效率與質(zhì)量的智能化，為了促進驅(qū)動系能及使用便捷等智能化;另一方面，編程、操作、人機界面、智能診斷、實時監(jiān)控、維修等方面的智能化。

2.4柔性化、集成化

高速數(shù)控機床技術(shù)的柔性化是其重要發(fā)展趨勢，從點、線、面、體的方向發(fā)展。具體而言，點是指數(shù)控單機、加工中心以及數(shù)控復(fù)合加工機床;線是指FMC、FMS、FML、FTL等;面是指工段車間獨立制造島;體是指CIMS和分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)。

2.5經(jīng)濟效益高

高速數(shù)控機床技術(shù)注重生產(chǎn)應(yīng)用和經(jīng)濟效益，應(yīng)用高速數(shù)控機床加工，實現(xiàn)了常規(guī)數(shù)控機床難以解決的復(fù)雜、精密零件加工需求，在對零件進行快速加工的同時，確保產(chǎn)品的質(zhì)量及品種，從而使得企業(yè)獲取一定的經(jīng)濟效益。除此之外，企業(yè)運用高速數(shù)控機床，實現(xiàn)了智能化和自動化操縱，降低了人為誤差帶來的損失，從而使得產(chǎn)品更加物美價廉，企業(yè)的經(jīng)濟效益提高。

3.高速數(shù)控機床在機械加工中的應(yīng)用

3.1控制金屬切削機床

上文中提到，高速數(shù)控機床技術(shù)是一門集成了機械學(xué)、計算機科學(xué)、光電科學(xué)等于一體，具有高精度、高質(zhì)量、高效率的數(shù)控加工技術(shù)，它把加工質(zhì)量、加工精度、材料性能等諸多參數(shù)指標(biāo)，按照加工工位、技術(shù)要求，將其挨個分解，所以數(shù)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠的性能，符合金屬切削的技術(shù)要求。

3.2適合高速數(shù)控機床小批量加工的零件

隨著高速數(shù)控機床制造成本的逐步下降，可以大大縮短程序的調(diào)試時間以及工裝的準(zhǔn)備時間，這也是促進效益提高的一種重要方法?，F(xiàn)階段，機械加工技術(shù)的發(fā)展，使得小批量生產(chǎn)型企業(yè)選擇高速數(shù)控裝備成為趨勢。積極引進高速數(shù)控機床，使得小批量生產(chǎn)型企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)將給企業(yè)帶來更大的發(fā)展后勁。

3.3自動生產(chǎn)線技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控機床的使用不僅僅簡單的使用設(shè)備，是一相繼屬性很強的應(yīng)用工程。在機床產(chǎn)品，特別是高速數(shù)控機床，自動化技術(shù)和產(chǎn)品幾乎作用于從控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)到測量和反饋機構(gòu)的各個部分。關(guān)鍵零件的多數(shù)加工工藝突破了常規(guī)機加工理念，高速專用數(shù)控機床突破了常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。

3.4高速加工應(yīng)用實例

①高速數(shù)控機床加工模具電機，比如加工銅、石墨等模具，需要較高精度的電極，而且表面質(zhì)量要好，尤其是對于加工薄壁、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，要求精度要高、變形不能過大，盡可能的減小表面損傷。②取代EDM高速加工模具，取消了模具拋光等工藝，取代80%的電火花機床加工，減小加工周期，降低加工和生產(chǎn)成本。

4.結(jié)語

總而言之，在機械制造工業(yè)中高速數(shù)控技術(shù)已經(jīng)是提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的重要技術(shù)應(yīng)用，在具體應(yīng)用中要對高速數(shù)控機床相關(guān)原理、結(jié)構(gòu)、特點有足夠的了解才可以達到更好的應(yīng)用和管理，協(xié)調(diào)各個生產(chǎn)階段，使其發(fā)揮出真正的高速高效。

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