談數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

崔巍

（中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

0 引言

如今，我國(guó)已經(jīng)踏入了經(jīng)濟(jì)和科技高速發(fā)展的新階段，傳統(tǒng)的組合機(jī)床機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)階段機(jī)械制造生產(chǎn)，機(jī)械加工效率低。通過(guò)對(duì)先進(jìn)數(shù)控高速切削加工技術(shù)的有效應(yīng)用，在一定程度上有效完善了組合機(jī)床存在的不足，而且還能夠在保證機(jī)械制造加工質(zhì)量的條件下，有效提升機(jī)械制造加工效率。數(shù)控高速切削加工技術(shù)在功能技術(shù)方面表現(xiàn)尤為突出，必將會(huì)成為機(jī)械制造生產(chǎn)線普遍應(yīng)用的重要高科技技術(shù)。另外，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用大大降低了機(jī)械開(kāi)發(fā)產(chǎn)品周期，而且在一定程度上有效促進(jìn)了機(jī)械制造行業(yè)柔性化發(fā)展[1]。

1 數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

許多先進(jìn)的技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造加工過(guò)程中，數(shù)控高速切削加工技術(shù)是其中的一種，具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，完善了傳統(tǒng)組合機(jī)床存在的不足，并具有高效低耗的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，有效推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

1.1 有效提升了切削速度

數(shù)控高速切削加工技術(shù)具有良好的中心系統(tǒng)和先進(jìn)的技術(shù)指導(dǎo)功能，具有高效低耗的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造技術(shù)切削速度比較慢，效率比較低，然而，通過(guò)數(shù)控高速切削加工技術(shù)在一定程度上有效提升了切削速度和效率，速度為原有速度的3～8倍，能夠達(dá)到現(xiàn)階段機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展要求。傳統(tǒng)的切削技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中需要較長(zhǎng)的空行程時(shí)間，然而，通過(guò)數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用，有效降低了空行程時(shí)間。由此可見(jiàn)，通過(guò)數(shù)控高速切削加工技術(shù)的有效應(yīng)用不但大大提升了切削速度，而且還加快了機(jī)械制造設(shè)備的加工效率，具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[2]。

1.2 有效提升了加工的精密度

通過(guò)對(duì)數(shù)控高速切削技術(shù)的有效應(yīng)用不但有效提升了切削速度，而且在技術(shù)方面大大提升了精密度，因此有著良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用，切削力大約降低了原來(lái)的30%，特別是在徑向切削方向的產(chǎn)生的切削力，這在一定程度上能夠有效提升剛性較低的零件或者是薄壁類(lèi)零件加工效率。除此之外，與傳統(tǒng)的切削技術(shù)相比，數(shù)控高速切削技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中密度精確率非常高，特別是表現(xiàn)在加工設(shè)備的刀具重復(fù)定位和系統(tǒng)定位方面，通過(guò)這種方式能夠有效實(shí)現(xiàn)在加工過(guò)程中能夠有效維持靜態(tài)與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定協(xié)調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到了機(jī)械制造加工高精度高速度進(jìn)行的目標(biāo)，切實(shí)保證了產(chǎn)品加工質(zhì)量[3]。

1.3 可以被應(yīng)用在遇熱易變形的零件加工

在傳統(tǒng)的機(jī)械切削加工過(guò)程中常常會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而且會(huì)將大部分熱量傳遞給工作臺(tái)，然而，一些零件在加工的過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生遇熱易變形的問(wèn)題，從而導(dǎo)致難以對(duì)其進(jìn)行加工。然而，通過(guò)對(duì)數(shù)控高速切削技術(shù)的有效應(yīng)用有效解決了這項(xiàng)問(wèn)題，在切削加工過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量不會(huì)及時(shí)傳遞給工作臺(tái)，這在一定程度上促使工件溫度不會(huì)大幅度上升，從而防止熱變形的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而保證遇熱易變形零件加工質(zhì)量。除此之外，此項(xiàng)技術(shù)補(bǔ)償進(jìn)度非常高，在某些情況下能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)加工誤差問(wèn)題解決和完善，從而保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，這在一定程度上大大降低了機(jī)械制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)輸出，從而促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)可持續(xù)性穩(wěn)定發(fā)展。

1.4 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)難加工材料的加工

在機(jī)械制造加工過(guò)程中常常會(huì)遇到大量難加工的材料，特別是一些金屬材料和特殊材料，采用傳統(tǒng)的切削技術(shù)無(wú)法改變難加工材料的形狀和結(jié)構(gòu)，無(wú)法有效保證零件加工質(zhì)量，為了能夠有效保證零件加工質(zhì)量，那么在加工和生產(chǎn)的過(guò)程中就必須要采用數(shù)控高速切削技術(shù)[4]。

2 數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

2.1 在銑削加工機(jī)床中的技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控高速切削加工技術(shù)在銑削加工機(jī)床中有著重要的應(yīng)用，但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)銑削加工機(jī)床有著較高的要求，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)內(nèi)容：（1）數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用對(duì)銑削加工機(jī)床系統(tǒng)剛性有著相對(duì)較高的要求，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中為了能夠有效保證數(shù)控高速切削加工技術(shù)的功能和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值可有效發(fā)揮，那么需要提供配合高速供給驅(qū)動(dòng)器[5]。其次，對(duì)驅(qū)動(dòng)器快進(jìn)速度和3D輪廓加工速度也有相應(yīng)的要求，分別將其大約控制為40m/min和10m/min的速度，與此同時(shí)，還要求銑削系統(tǒng)提供相應(yīng)的加速度和減速度，分別控制為0.4m/s和0.3m/s；（2）數(shù)控高速切削加工技術(shù)對(duì)銑削加工機(jī)床刀柄和主軸的剛性有著相對(duì)較高的要求，在通常情況下系統(tǒng)轉(zhuǎn)速需要達(dá)到40000～50000rpm，刀柄和主軸的軸向間隙非常小，通常需要將其控制在小于0.00762mm的范圍內(nèi)；（3）在數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中需要保證加工工藝技術(shù)具有較強(qiáng)的可靠性和可行性，工藝模型與切削條件有著緊密的聯(lián)系，并且工藝模型的優(yōu)良對(duì)刀具壽命有著直接的影響。因此，在數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中需要保證加工工藝的可行性，采用優(yōu)質(zhì)的工藝模型，這在一定程度上能夠有效提高機(jī)床利用效率，而且還可以促使在無(wú)人操作的狀態(tài)下能夠安全可靠運(yùn)行[6]。

2.2 在刀柄與刀具加工中的技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造加工過(guò)程中有著良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，特別是在刀柄與刀具方面的技術(shù)應(yīng)用。在刀柄與刀具技術(shù)應(yīng)用方面通常主要研究的是裝夾重復(fù)定位精度和幾何精度。數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用對(duì)刀柄刀具的質(zhì)量有著非常高的要求，而且還需要保證其安全可靠性，這主要是由于在在系統(tǒng)運(yùn)行加工時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和離心力，在這種雙重影響的工作環(huán)境中刀柄與刀具的加工剛度需要達(dá)到一定的要求，而且還要保證達(dá)到高速動(dòng)平衡要求。在刀柄和刀具選擇過(guò)程中應(yīng)充分結(jié)合“高速”基本特性，通常會(huì)采用HSK高速刀柄，具有良好的熱脹冷縮的緊固式特性。在高速加工時(shí)，刀具必將承受巨大的外界載荷，例如振動(dòng)、高溫、沖擊、高壓以及摩擦等，在選擇的過(guò)程應(yīng)充分結(jié)合高速切削方式，而且還要注重其工藝性能和經(jīng)濟(jì)性[7]。

2.3 數(shù)控編程策略

在高速數(shù)控切削加工技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，只有保證刀具路徑精確度，才可能保證加工的安全性，與此同時(shí)，還需要確保預(yù)期機(jī)械制造加工精度與表面質(zhì)量。這項(xiàng)加工技術(shù)具有控制復(fù)雜性和特殊性，應(yīng)高度重視其數(shù)控編程策略，主要有以下內(nèi)容。首先，在加工時(shí)嚴(yán)禁發(fā)生工件、夾具、刀具兩者之間產(chǎn)生干涉和碰撞，需要保證刀具與機(jī)床不過(guò)載，這主要是由于如果發(fā)生刀具機(jī)床過(guò)載現(xiàn)象，那么就可能造成機(jī)械制造加工成本大幅度增加，而且難以有效保證加工精度，所以在數(shù)控編程過(guò)程中應(yīng)高度重視這類(lèi)問(wèn)題；其次，數(shù)控高速切削加工技術(shù)的主要特點(diǎn)是恒定切削載荷，因此在數(shù)控編程時(shí)一定要確保恒定切削載荷，金屬切削厚度應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求，與仿形加工方式相比，分層加工方式保持材料去除量恒定效果更佳，刀具軌跡應(yīng)保持平滑過(guò)渡；最后，應(yīng)保證加工精度，應(yīng)采用螺旋走刀軌跡方式[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械制造加工的過(guò)程中通過(guò)對(duì)數(shù)控高速切削加工技術(shù)的有效應(yīng)用，大大提升了機(jī)械制造加工切削速度，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的高速精密加工，可完成熱變形零件的加工，而且能夠有效應(yīng)對(duì)一些特殊的難加工材料。