新時期高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用實踐

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控銑床在工業(yè)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。為了進(jìn)一步提高數(shù)控銑床加工效率，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，我國加大了對高效加工技術(shù)的研究力度，并在數(shù)控銑床中進(jìn)行了應(yīng)用實踐?，F(xiàn)介紹了數(shù)控銑床構(gòu)成及加工特點，闡述了國內(nèi)外高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用實踐情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;高效放電銑加工;曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)

0 引言

現(xiàn)階段我國制造業(yè)正朝著智能化、自動化、精密化以及高效率化方向發(fā)展，數(shù)控銑床得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮出了良好的加工作用。為了進(jìn)一步提高數(shù)控銑床加工效率，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，我國加大了對高效加工技術(shù)的研究投入，并在數(shù)控銑床中進(jìn)行了應(yīng)用實踐，獲得了良好的應(yīng)用成效。

1 數(shù)控銑床構(gòu)成及加工特點

數(shù)控銑床又被稱為CNC銑床，是一種在傳統(tǒng)人工銑床基礎(chǔ)上發(fā)展而來的數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控銑床與傳統(tǒng)人工銑床的加工原理一致，結(jié)構(gòu)相似。數(shù)控銑床主要分為帶刀庫和不帶刀庫兩大類，帶刀庫的數(shù)控銑床又被稱為數(shù)控銑床加工中心[1]。數(shù)控銑床有多種形式，具體組成上存在一定差別，但是大體一致，通常由床身部分、銑頭部分、工作操作臺、橫進(jìn)給部分、升降臺部分、冷卻部分和潤滑部分等組成。數(shù)控銑床加工具有適用性強、尺寸多以及精度高等特點，工作操作臺寬度大多在400 mm以下，適用于中小零件的加工和復(fù)雜形面的輪廓銑削加工。如果需要加工大尺寸或復(fù)雜的零件，則需要使用較大的銑床，例如龍門式銑床，其工作臺面寬度在500～600 mm。

2 國內(nèi)外高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著銑削高效加工技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控銑床的實際應(yīng)用效率也得到了大幅提升，其生產(chǎn)過程更加自動化和智能化。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，針對金屬材料的銑削加工，已經(jīng)實現(xiàn)了加工車間的綠色化和無銑削液加工。高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用越來越廣泛，各種先進(jìn)的數(shù)控刀具、涂層數(shù)控銑床、超硬刀數(shù)控銑床等，憑借設(shè)備的高精度、高加工速度、高生產(chǎn)效率等優(yōu)勢，在汽車制造、航空航天器制造等領(lǐng)域獲得了良好應(yīng)用，進(jìn)一步提高了數(shù)控銑床的加工效率與質(zhì)量[2]。

我國的數(shù)控銑床在近些年也獲得了快速發(fā)展，無論是在移動速度的提升，還是在工作溫度的控制方面，都取得了顯著進(jìn)步。數(shù)控銑床在切削加工作業(yè)時，隨著切削速度的提升，其工作溫度也會隨之上升，當(dāng)工作溫度上升到峰值后，其切削速度會下降。我國自主研發(fā)的數(shù)控銑床已經(jīng)達(dá)到了100 m/min及以上的移動速度，但仍然與發(fā)達(dá)國家存在一定差距。

3 高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用實踐

3.1? ? 基于CAD/CAM的曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)的應(yīng)用實踐

數(shù)控銑床通常用來加工各種型號和品質(zhì)要求的金屬零部件，其加工效率高，加工質(zhì)量好。其中，在加工具有復(fù)雜特征曲面的工件時，例如柱面、回轉(zhuǎn)面、掃描曲面以及環(huán)面等，傳統(tǒng)的數(shù)控銑床加工工藝無法達(dá)到加工要求，需要使用先進(jìn)的高效加工技術(shù)，即基于CAD/CAM的曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)，能獲得更高的加工效率，工件加工表面的光潔度也比較高?；贑AD/CAM的曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)主要包括曲面數(shù)控高速銑削技術(shù)和數(shù)控銑削加工刀具連接技術(shù)等[3]。其中，在加工具有復(fù)雜特征曲面的工件時，數(shù)控銑床需要達(dá)到極高的轉(zhuǎn)速，并對其剛度和回轉(zhuǎn)精度也提出了較高要求，因此數(shù)控銑床的主軸需要具備良好的熱穩(wěn)定性。另外，在數(shù)控銑床中應(yīng)用曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)以后，數(shù)控銑床的轉(zhuǎn)速獲得大幅提升，進(jìn)給速度也相應(yīng)提升，同時數(shù)控銑床的刀具在強度和加工精度上也都得到了較大提升，刀具耐用性極強。但是，應(yīng)用曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)以后，數(shù)控銑床的刀具變得更加復(fù)雜，需要做好高速銑削加工的安全防護(hù)和運行監(jiān)控工作，提高加工穩(wěn)定性與安全性。

基于CAD/CAM的曲面數(shù)控高速銑削加工技術(shù)在被應(yīng)用到數(shù)控銑床中后，數(shù)控銑床的刀具應(yīng)用了高效的連接技術(shù)，數(shù)控銑床的刀柄和刀具之間主要通過熱縮式夾頭進(jìn)行連接，可以在刀孔熱脹冷縮的作用下提高刀具夾緊度，保證刀具的運行溫度[4]。數(shù)控銑床刀具連接技術(shù)具有同心度好、夾緊力大以及離心力低等特點。數(shù)控銑床刀具連接技術(shù)在應(yīng)用過程中需要使用具有一定錐角的錐套，將其作為夾緊連接裝置，并采用旋轉(zhuǎn)螺母壓入的方式將刀具固定在錐套內(nèi)，可以有效縮小錐套內(nèi)徑，加大彈簧夾頭的實際夾緊力，使數(shù)控銑床的刀具連接更加穩(wěn)固，提高連接精度。

3.2? ? 數(shù)控高效放電銑加工技術(shù)的應(yīng)用實踐

隨著我國加工制造技術(shù)的不斷發(fā)展，航空航天以及軍工制造產(chǎn)業(yè)中開始使用高溫耐熱的合金材料，例如鈦合金等，在進(jìn)行這類材料的零部件加工時，傳統(tǒng)的數(shù)控銑床難以發(fā)揮出銑削作用。加上零部件的空間形狀復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的數(shù)控銑床加工時，會加大數(shù)控銑床刀具的磨損，加工效率也較低。因此，經(jīng)過多年的技術(shù)研究和加工實踐，現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出一種高效的加工技術(shù)——數(shù)控高效放電銑加工技術(shù)，將其應(yīng)用在數(shù)控銑床上可以在很大程度上提高加工效率與加工質(zhì)量，并可節(jié)約資源。

數(shù)控高效放電銑加工技術(shù)的核心是電化學(xué)成型技術(shù)，利用電加工不懼材料硬、脆以及韌的優(yōu)勢，使用了比較簡單的超長銅管作為數(shù)控銑床的加工電極，并用導(dǎo)向器進(jìn)行導(dǎo)向，同時在電極和被加工零部件之間施加一個高效的高頻脈沖電源，進(jìn)而實現(xiàn)對加工區(qū)內(nèi)工作液的有效冷卻和排屑。同時，數(shù)控高效放電銑加工技術(shù)可以通過控制被加工零部件和電極之間的相對運動軌跡，在兩者之間進(jìn)行高脈沖放電，進(jìn)而對被加工零部件的復(fù)雜曲面進(jìn)行高效的余量銑削，完成預(yù)期的加工任務(wù)。該技術(shù)具有成本低、加工效率高、加工安全、無污染等特點，是一種應(yīng)用范圍較廣的高效銑削加工技術(shù)[5]。

4 高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用注意事項

高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中擁有良好的發(fā)展前景，是未來工業(yè)制造加工領(lǐng)域中應(yīng)用的主流銑削加工技術(shù)。高效加工技術(shù)作為一種綜合性技術(shù)，需要在應(yīng)用過程中做好刀具選型和銑削用量參數(shù)的選擇。在選擇銑削刀具時，要結(jié)合技術(shù)工藝和加工要求，選擇合適的刀具，保證刀具的耐用度、加工效率和質(zhì)量等，同時需要考慮到刀具成本。應(yīng)用高效加工技術(shù)的數(shù)控銑床一般需要選擇具有較好的耐磨性、耐熱性以及韌性的刀具，并做好運行試驗。應(yīng)用高效加工技術(shù)的數(shù)控銑床應(yīng)該選擇較大進(jìn)給量，適當(dāng)增加背吃刀量，并使用較高的銑削速度，進(jìn)而可以在保證加工效率的前提下，實現(xiàn)銑削用量參數(shù)的優(yōu)化，提高數(shù)控銑床的整體運行效果。

5 結(jié)語

綜上所述，高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用，不僅提高了數(shù)控銑床的移動速度，而且提高了數(shù)控銑床的加工精度，使數(shù)控銑床的加工效率與加工質(zhì)量得到同步提升，促進(jìn)了我國工業(yè)制造領(lǐng)域的快速發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 盧欠養(yǎng).新時期高效加工技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用探索與實踐[J].裝備維修技術(shù)，2020（1）：24-25.

[2] 于冬梅，唐臣升，潘國華.高效球面數(shù)控銑削加工技術(shù)研究[J].航空制造技術(shù)，2014（5）：83-85.

[3] 李佩偉.基于CAD/CAM的數(shù)控銑削加工技術(shù)研究[J].計算機產(chǎn)品與流通，2017（10）：173.

[4] 石顯奎.基于CAD/CAM的數(shù)控銑削高效加工技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2015.

[5] 周建，楊杰，劉春，等.高效加工在普通數(shù)控機床上的應(yīng)用[J].水泥技術(shù)，2016（2）：46-49.

收稿日期：2020-07-10

作者簡介：嚴(yán)磊（1987—），男，江蘇揚州人，實驗師，研究方向：機械制造。