金屬高速切削加工技術(shù)研究

◎劉會(huì)明 許桂珍

隨著我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，在加工領(lǐng)域中，高速切削技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了制造業(yè)中的核心技術(shù)，不論是工序集約化，還是設(shè)備通用化上，均實(shí)現(xiàn)了良好的應(yīng)用效果，大大提高了整體生產(chǎn)效能。在工件加工中，需要使用不同的材料，而材料的不同也存在一個(gè)不同的速度范圍，材料適應(yīng)速度的變化，才能確保不變形、不走樣，加工出想要的形狀。不論是哪一種工件材料，均在實(shí)際加工中存在一定高速區(qū)，要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的切削，則需要滿足區(qū)域的要求，在這個(gè)區(qū)域加工生產(chǎn)，就會(huì)比較順利，通過(guò)高速切削，能夠大幅度減少切削時(shí)間，成倍提高機(jī)床生產(chǎn)率。

一、切削技術(shù)概述

工件的加工需要嚴(yán)格進(jìn)行切削，進(jìn)行切削加工時(shí)，要有優(yōu)良的技術(shù)保證，通過(guò)技術(shù)應(yīng)用，保證切削效果，對(duì)材料加工時(shí)，會(huì)使用到各種不同的切削工具，這樣，才能對(duì)材料進(jìn)行精準(zhǔn)的加工與生產(chǎn)，生產(chǎn)出人們想要的形狀。切削主要是根據(jù)部件要求，對(duì)相應(yīng)材料進(jìn)行多余層去除，這樣，就能夠達(dá)到人們想要的樣子，滿足部件生產(chǎn)需要。機(jī)械零件生產(chǎn)、模具生產(chǎn)同樣會(huì)使用到切削技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。

切削技術(shù)是一項(xiàng)嚴(yán)密的技術(shù)，對(duì)時(shí)間有著嚴(yán)格的規(guī)定，根據(jù)不同的部件情況，做好時(shí)間設(shè)計(jì)，技術(shù)包含較為全面，主要包括非切削時(shí)間和切削時(shí)間兩部分時(shí)間。非切削時(shí)間主要是準(zhǔn)備的時(shí)間，在整個(gè)加工過(guò)程中占比大，通過(guò)精心的準(zhǔn)備，全面提高效率，對(duì)后期的精準(zhǔn)加工降低了切削時(shí)間，要想全面發(fā)揮技術(shù)作用，就需要通過(guò)綜合性的技術(shù)研究，全面提高整體工作效率，有效發(fā)展好復(fù)合加工技術(shù)、高速切削技術(shù)等，才能大大提高生產(chǎn)效率，滿足不同條件下的生產(chǎn)需要。工業(yè)工藝技術(shù)不斷提高的同時(shí)，也推動(dòng)了切削技術(shù)向更加高效的階段邁進(jìn)，當(dāng)前，更加先進(jìn)的高速切削、復(fù)合切削、精密切削等新技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種加工領(lǐng)域，在生產(chǎn)中起到了重要的作用，切削加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到全新高度，和傳統(tǒng)的切削技術(shù)相比較，現(xiàn)代的技術(shù)更加高效快速，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。隨著技術(shù)越來(lái)越成熟，更加先進(jìn)的高速切削、高精切削、微精切削、虛擬切削等已經(jīng)成為主流，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了作用。

二、高速切削加工的優(yōu)越性

1.節(jié)省了成本。隨著切削速度的不斷提升，對(duì)材料的加工更加精細(xì)，材料切除速度較以往提高了許多，工作整體效率大幅提升，從時(shí)間成本看，無(wú)疑縮短了生產(chǎn)的時(shí)間成本，節(jié)余了大量的加工時(shí)間，有效提高了加工效率，保證了生產(chǎn)質(zhì)量。

2.提高了精度。進(jìn)行高速切削的時(shí)候，能夠全面解決精細(xì)加工，大大提升了整體切削速度，切削力有效控制后，徑向切削力尤為明顯突出，有利于加工鋼性差、壁薄的零部件，保證了成本的節(jié)省。切屑速度快，轉(zhuǎn)動(dòng)后會(huì)排出大量熱量，工件內(nèi)部熱量降低，保證了工件精度。

3.提高了光潔度。高速切削主軸整體轉(zhuǎn)速加快，切削系統(tǒng)共組頻率與機(jī)床固有頻率相互一致性更強(qiáng)，這樣的技術(shù)創(chuàng)新，能夠全面保證表面粗糙零件加工，對(duì)于進(jìn)一步提高零件表明光潔度有促進(jìn)。

4.延長(zhǎng)使用壽命。高速切削加工能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜的材料做好加工生產(chǎn)，傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生電火花，并不安全，也影響刀具的使用壽命，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，大大提高了刀具的使用壽命，保證了在恒定負(fù)載下順利工作。

三、高速切削加工對(duì)刀具的要求

1.對(duì)刀柄系統(tǒng)的要求。高速切削的時(shí)候，刀柄系統(tǒng)需要維持良好的動(dòng)平衡，其平衡程度決定了加工的質(zhì)量與效果，只有全面保證動(dòng)平衡，才能提高加工效率，在調(diào)整轉(zhuǎn)速時(shí)保證相同的離心力，確保對(duì)材料的切削精度與速度。刀柄系統(tǒng)由主軸、刀柄、刀具三部分組成，各部分的相互協(xié)調(diào)，才能確保轉(zhuǎn)速，進(jìn)行切削時(shí)，要全面顧及到三部分的協(xié)調(diào)關(guān)系，保證同心力，刀和軸連接部位是主要的部位，連接部位性能好壞，直接影響到最后的加工效果，兩個(gè)部位連接較好的是1：10 中空短錐刀柄系統(tǒng)。

2.對(duì)刀具材料的要求。高速切削加工的時(shí)候，刀具材料選擇也是關(guān)鍵性技術(shù)，材料不同則效果不同，要全面保證刀具材料和工件材料整體性能上的一致性，保證二者能夠相互匹配，要根據(jù)不同的材料，選擇性能不同的刀具材料和工件材料，全面考慮到物理性能和化學(xué)性能帶來(lái)了影響與變化，以此，保證刀具材料最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的切削加工生產(chǎn)，當(dāng)前，高速切削刀具材料必須要滿足高硬度、高耐熱、高強(qiáng)度需求，這樣，才能保證加工效果，避免刀具的損傷。

四、高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)

1.高速切削機(jī)理研究。高速切削加工技術(shù)在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，其效果較好，通過(guò)對(duì)比研究，我們發(fā)現(xiàn)，高速切削機(jī)理具備優(yōu)勢(shì)，從整體加工過(guò)程看，切削力、切削熱、刀具磨損程度均降低，全面提高了加工的整體效率，在對(duì)高速機(jī)床開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，理論上提供了強(qiáng)大的支撐，為未來(lái)刀具的性能改善，奠定了基礎(chǔ)性研究方向。

2.高速切削刀具。高速切削對(duì)刀具的要求較高，隨著切削速度增加，大大提升了材料的一次切除率，保證加工的時(shí)間，提高了生產(chǎn)速度。材料應(yīng)變率越來(lái)越高，與傳統(tǒng)切削條件相比，當(dāng)前的技術(shù)條件更加優(yōu)越，刀具與工件間接觸面較少，刀具耐熱性、硬度、磨損等技術(shù)也在不斷完善，保證了生產(chǎn)的時(shí)效性。

3.高速切削機(jī)床。切削機(jī)床性能決定了加工的質(zhì)量，機(jī)床包括床身、冷卻系統(tǒng)、加工環(huán)境等。高速主軸主要是核心部件，可以說(shuō)，主軸就是機(jī)床心臟。高速伺服系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)的精度與準(zhǔn)度，全面保證加工速度與質(zhì)量，避免刀具因磨損產(chǎn)生破壞工件的情況。高精度快速進(jìn)給系統(tǒng)，是整機(jī)的重要部分，與高速伺服系統(tǒng)相同，也是保證刀具可以正常工作的，保護(hù)加工過(guò)程中不損壞工件。高速CNC 控制系統(tǒng)是信息化處理系統(tǒng)，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理速度更加提升，要計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，應(yīng)用程序存儲(chǔ)量發(fā)揮了重大的作用。機(jī)床床身、工作臺(tái)支撐各部位。

五、高速切削的未來(lái)應(yīng)用

隨著高速切削機(jī)床和刀具技術(shù)的與創(chuàng)新，高速切削加工技術(shù)逐漸成為重要的技術(shù)，在航天、航海、汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)加工中起到了重要的作用。高速切削加工技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，能夠?qū)Σ蝗菀准庸さ牟牧线M(jìn)行切削，刀具材料也有了全面的升級(jí)，碳素工具鋼、超高速剛、天然金剛石等已經(jīng)成為新型材料，廣泛應(yīng)用到實(shí)踐刀具生產(chǎn)中，提高了生產(chǎn)的速度與精度。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段，切削技術(shù)還處在高速發(fā)展時(shí)期，未來(lái)，更加先進(jìn)的刀具材料將會(huì)在硬度和耐磨度上得到廣泛提高，更加擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

六、結(jié)束語(yǔ)

高速切削加工已經(jīng)成為主流，全面提高了生產(chǎn)的效率，減少了對(duì)環(huán)境的污染，只有全面發(fā)展新技術(shù)，才能推動(dòng)金屬切削加工技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，使其更加符合趨勢(shì)，逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)方式，推動(dòng)制造業(yè)快速發(fā)展。