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

侯志丹

（漯河技師學(xué)院，河南 漯河 462000）

經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)的變革，從社會(huì)生產(chǎn)的角度看，人們對(duì)機(jī)械加工制造的效率和精度要求也在不斷提升，傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展，在新形勢(shì)下面對(duì)新的需求，只有不斷進(jìn)行生產(chǎn)力變革，才能更好地推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人類發(fā)展跨越。依靠傳統(tǒng)技術(shù)不能解決現(xiàn)代的問題，只有創(chuàng)新，研究新的機(jī)床加工模式技術(shù)，才能更好地適應(yīng)未來發(fā)展，滿足現(xiàn)有的需求。在創(chuàng)新理念的推動(dòng)下，數(shù)控高速切削技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到生產(chǎn)加工的領(lǐng)域，其集能耗低、切削速度快、精度高、綠色環(huán)保和切削功能良好等優(yōu)點(diǎn)使其在制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮出了作用，作為一體化技術(shù)，已經(jīng)成為機(jī)械加工中最為重要的技術(shù)，從根本上推動(dòng)了我國的機(jī)械制造行業(yè)不斷發(fā)展。

1 數(shù)控高速切削加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 提高加工精度

機(jī)械制造精度在加工制造中尤為重要，高速切削加工中，切削深度、切削寬度和切削力都很小，大大降低了刀具、工件的變形，保證了尺寸的精確性，而且切削層破壞和殘余應(yīng)力都較小，可以保證工件的高精度。通過數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用，不僅有效提升了加工效率，并且整體加工出來的產(chǎn)品精度更好，在生產(chǎn)加工過程中，通過技術(shù)控制，能夠保證成功率，避免出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)，節(jié)省了材料與成本。機(jī)械制造加工中使刀具的定位更加精確，為后期的加工環(huán)節(jié)提供了可靠保障。

1.2 有效簡化加工工序

機(jī)械加工是一項(xiàng)復(fù)雜的作業(yè)，在傳統(tǒng)切削工作中，整體工序復(fù)雜，生產(chǎn)過程中，如果加工工藝不適合，往往會(huì)導(dǎo)致加工的失敗，影響生產(chǎn)進(jìn)度與質(zhì)量。傳統(tǒng)銑削加工，加工后再淬火，易引起工件變形，需要后續(xù)手工修正或采用電加工最終成形，而高速切削加工可以直接加工淬火后的材料，工件變形很小，減少或免除了人工光整加工。數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了傳統(tǒng)切削技術(shù)的效率與質(zhì)量，從加工工序上看變得更加簡單，各個(gè)流程通過精心的設(shè)計(jì)，能夠保證精度要求，在生產(chǎn)加工過程中，能夠自動(dòng)監(jiān)控，工序簡化，整體的加工時(shí)間縮短。

1.3 用于加工遇熱變形材料

在生產(chǎn)制造業(yè)中，還會(huì)遇到各種熱變形材料的加工，在這樣高難度的加工生產(chǎn)中，如果是傳統(tǒng)工藝，很難保證材料不變形，而高速切削加工技術(shù)使切削力大大減少，產(chǎn)生的切屑可以快速排除，減少了熱應(yīng)力變形和摩擦，解決了材料熱變形的問題，有效保證了加工產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)剛性差和薄壁零件的切削加工質(zhì)量也得以保證。數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用，能夠做好散熱，確保工件熱量達(dá)到最高限要求，有效保證了材料的穩(wěn)定性，大大降低材料變形的程度。

1.4 加工材料適用性強(qiáng)

傳統(tǒng)的加工技術(shù)受到刀具與材料的影響，其加工的范圍受到一定的限制，而通過高速切削技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)展了加工生產(chǎn)的范圍，數(shù)控高速切削技術(shù)對(duì)加工難度較大的材料凸顯了優(yōu)勢(shì)。數(shù)控高速切削加工技術(shù)是通過自動(dòng)化的操作來完成加工，各流程都是后臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，在后臺(tái)，能夠監(jiān)控機(jī)床加工的速度與效率，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的智能控制，通過對(duì)不同材料刀具的選擇，能夠有效減少刀具磨損的問題，確保生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，使加工生產(chǎn)過程更加安全，甚至可以加工具有復(fù)雜型面、硬度比較高的汽車零部件。

1.5 有助于提高加工速度

傳統(tǒng)的加工工藝速度得不到保證，而通過數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用，能夠確保切削速度，其整體運(yùn)轉(zhuǎn)的能力較強(qiáng)，大大突破了傳統(tǒng)切削技術(shù)時(shí)間要求，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這種新型技術(shù)速度高出傳統(tǒng)技術(shù)5～8 倍，縮短機(jī)械設(shè)備非切削空行時(shí)間，從根本上實(shí)現(xiàn)了加工時(shí)間的有效控制，特別是在汽車模具機(jī)械加工工作中，可以在工件一次裝夾中完成型面的粗、精加工，其整體效率有了質(zhì)的提升，保證了生產(chǎn)安全，確保了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

2 影響數(shù)控高速切削加工技術(shù)的幾種因素

2.1 工件材料的影響

數(shù)控高速切削加工技術(shù)雖然應(yīng)用較廣，但是在實(shí)踐過程中，也受到各種條件的限制，只有掌握應(yīng)用的環(huán)境，才能更好地保證工件和刀具不損壞，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。機(jī)械制造加工是制造業(yè)的關(guān)鍵，在生產(chǎn)過程中，加工的工件材料對(duì)技術(shù)影響最大，工件的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)等影響切削力、切削變形、切削熱和刀具耐用度等，很多的工件都是先粗加工后再精加工，如果工件材質(zhì)不適合加工要求，受工件材料影響就會(huì)造成工件變形，影響整體的切削加工精度。為了提高生產(chǎn)質(zhì)量，需要在合適的切削條件下加工，保證數(shù)控高速切削加工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，合理的工件材料與采用合理的切削用量，才能更好地提升切削加工水平，發(fā)揮出技術(shù)的最大功用。

2.2 刀具的影響

雖然是先進(jìn)的加工流程，但是在加工中也會(huì)使用到大量的刀具，特別是對(duì)數(shù)控高速切削加工技術(shù)而言，如果刀具選擇不當(dāng)，利用不合理，則會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量與安全的問題，不利于生產(chǎn)順利進(jìn)行。刀具系統(tǒng)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，其離心力加強(qiáng)，切削加工環(huán)節(jié)中如果運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，很容易產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，損壞刀具、影響質(zhì)量。傳統(tǒng)7∶24 錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng)，已不適應(yīng)高速切削要求，需要開發(fā)與之適應(yīng)的刀具系統(tǒng)，比如使用雙面接觸空心短椎刀柄HSK 才能達(dá)到高速切削的基本要求。

3 數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 刀柄與刀具的應(yīng)用

“三分技術(shù)七分刀”，不論是傳統(tǒng)技術(shù)還是數(shù)控高速切削加工技術(shù)，切削加工對(duì)刀具的要求非常嚴(yán)格，為了更加體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加工前，就要對(duì)刀具的種類、性能、用途和刀柄特征有一個(gè)全面而詳細(xì)的了解，根據(jù)不同的加工要求，使用不同的刀具，這樣才能更準(zhǔn)確地提升機(jī)械切削加工精度，確保加工部件的質(zhì)量。設(shè)備運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生離心力、振動(dòng)，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，如果刀具不符合要求，則會(huì)在離心力作用下出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致安全事故，影響加工質(zhì)量，通過正確選擇刀具，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 高速機(jī)床的應(yīng)用

制造業(yè)對(duì)精度的要求非常高，只有滿足生產(chǎn)的要求，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量與安全。為滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要重視數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用的整合，高速切削加工需要有與之配備的高速機(jī)床，大大提高效能，使用過程中需要和CNC 技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能技術(shù)相結(jié)合，并與機(jī)械加工工藝緊密結(jié)合，以此，滿足機(jī)床系統(tǒng)設(shè)置需求，通過嚴(yán)密的設(shè)置，保證加工的整體效率與質(zhì)量。機(jī)械制造對(duì)機(jī)床系統(tǒng)剛度要求高，一定要掌握機(jī)床系統(tǒng)性能，選擇合適的驅(qū)動(dòng)器，通過設(shè)備的有效配合，發(fā)揮最大的功能，合理控制驅(qū)動(dòng)器供給速度才能保證加工的質(zhì)量。刀柄、主軸剛度是否符合速度要求，也是關(guān)鍵的問題，要嚴(yán)格控制高速加工過程中主軸轉(zhuǎn)速，合理調(diào)整好刀柄和主軸間隙，以此，保證高速切削加工質(zhì)量。

3.3 高精度技術(shù)的應(yīng)用

在社會(huì)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，高精度加工是機(jī)械制造的重要方面，和傳統(tǒng)切削加工技術(shù)相比較，數(shù)控高速切削加工技術(shù)應(yīng)用更加能夠體現(xiàn)精度成果。因?yàn)閿?shù)控高速切削加工技術(shù)融入了高速運(yùn)算數(shù)控元素，在各個(gè)流程中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，通過精密儀器的調(diào)節(jié)，能夠保證每一個(gè)細(xì)節(jié)的精度，以此，提高成品精度，保證了加工質(zhì)量和效率。高精度加工中對(duì)設(shè)備的要求比較高，通過現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用，降低了機(jī)械變形概率，確保了設(shè)備的穩(wěn)定性，保證切削加工精確度符合設(shè)計(jì)規(guī)格。

3.4 數(shù)控高速切削加工技術(shù)中的數(shù)控編程

數(shù)控高速切削加工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，不但需要對(duì)機(jī)械硬件合理配置，更需要在軟件應(yīng)用上體現(xiàn)效果，數(shù)控編程是對(duì)一個(gè)工件的加工流程設(shè)計(jì)，要根據(jù)不同的工件大小、尺寸和精度要求，做好數(shù)控編程，配備合理的刀具，保證精度與安全性，有效提高加工工件的精度。編程時(shí)，要了解機(jī)床與刀具的性能，考慮到各部分的過切現(xiàn)象，通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，避免工件和刀具同夾具間的相互干涉與碰撞，保證刀具安全，提高加工精度。編程并非簡單的機(jī)械化與計(jì)算機(jī)配合，在整體編程過程中，需要考慮的問題較多，要顧及到各個(gè)方面對(duì)生產(chǎn)的影響，切削載荷恒定狀態(tài)才能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定可靠，以此，確保適中恒定狀態(tài)，謹(jǐn)慎使用仿形加工，多用分層加工，保證了有效恒定效果，編程過程中，要保證刀具平滑切入，避免出現(xiàn)偏離軌道的現(xiàn)象，要充分實(shí)現(xiàn)刀具的軌跡跟蹤，確保平滑過渡。實(shí)際應(yīng)用中，螺旋軌跡走刀方式最為貼切。在保證加工速度的同時(shí)，保證整體產(chǎn)品質(zhì)量，切削用量的控制至關(guān)重要，要設(shè)計(jì)合理的流程，避免切削振動(dòng)，如果進(jìn)給量過大則產(chǎn)生振動(dòng)，不利于產(chǎn)品的精加工，要做好編程設(shè)計(jì)，才能保證加工過程處于平衡狀態(tài)，滿足加工部件表面標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.5 切削液在數(shù)控高速切削加工技術(shù)中的應(yīng)用

數(shù)控高速切削加工過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，要充分釋放熱量，進(jìn)行必要的冷卻，才能保證設(shè)備的運(yùn)行安全，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，切削液發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。切削液在加工過程中的功能就是降低溫度、潤滑刀具、減小摩擦、清洗與排屑等。實(shí)踐證明：選用合適的切削液，能降低切削溫度60～150 ℃，提高表面粗糙度等級(jí)1～2 級(jí)，減小切削阻力15%～30%，能成倍延長刀具壽命，并能把切屑和雜質(zhì)從切削區(qū)域沖走。切削液種類繁多，性能各異，應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)和加工方法等具體情況合理選用，若選擇不當(dāng)，則達(dá)不到應(yīng)有的效果。選用切削液時(shí)，一是不可用有毒切削液，否則會(huì)損害相關(guān)操作人員身體健康；二是不可用易燃切削液，機(jī)械制造不僅是物理的運(yùn)動(dòng)，很多的設(shè)備都是由電器設(shè)施來帶動(dòng)的，在使用過程中，如果電線年限過長老化，在高強(qiáng)度的加工狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)燃燒事故，切削液如果是易燃品，那么加工過程中產(chǎn)生的熱量，到達(dá)一定的溫度，也會(huì)出現(xiàn)燃燒風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生；三是不選用腐蝕切削液，切削液腐蝕性過強(qiáng)，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕，特別是設(shè)備的橡膠部件，易被腐蝕損壞，不利于設(shè)備的精度運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，機(jī)器表面涂層也會(huì)在腐蝕中產(chǎn)生脫落，致使機(jī)器破損；四是不用變質(zhì)冷卻液，變質(zhì)冷卻液起不到作用，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 機(jī)械制造中數(shù)控高速切削加工技術(shù)的保障措施

4.1 定期做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

要想應(yīng)用好數(shù)控高速切削加工技術(shù)，則需要做好日常的保養(yǎng)與維護(hù)，以此更好地提高設(shè)備的運(yùn)行效率，保證加工的質(zhì)量。設(shè)備在日常運(yùn)行中故障是難免的，要通過良好的保養(yǎng)，減少出現(xiàn)問題的次數(shù)，如果設(shè)備出現(xiàn)小的故障沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則會(huì)在后期的運(yùn)行中出現(xiàn)大的故障，導(dǎo)致設(shè)備整體停止作業(yè)。相關(guān)設(shè)備操作人員要在使用過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，做好日常的檢測(cè)與維護(hù)，通過自身掌握的技術(shù)，快速及時(shí)排查設(shè)備故障，對(duì)可能出現(xiàn)的問題及時(shí)修正，避免出現(xiàn)大的運(yùn)行問題，以此，確保設(shè)備始終處于穩(wěn)定、安全運(yùn)行狀態(tài)。要嚴(yán)格執(zhí)行操作流程，根據(jù)設(shè)備的操作手冊(cè)要求做好科學(xué)的操作，不能違規(guī)作業(yè)，影響到設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，后期要重視設(shè)備保養(yǎng)，定期對(duì)設(shè)備做好性能養(yǎng)護(hù)，保證設(shè)備正常運(yùn)行，延長使用壽命。

4.2 完善切削加工數(shù)控編程

機(jī)械制造加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，這樣才能更好地提高切削加工質(zhì)量，并且在一定程度上控制產(chǎn)品的精度，要利用科學(xué)的編程，提升完善高速切削加工體系。編程過程中，要結(jié)合實(shí)際加工任務(wù)和加工條件各項(xiàng)因素，完善以往的編程，確保數(shù)控技術(shù)良好應(yīng)用。一是要了解工件的性能，編程時(shí)要合理處理好各種刀具的位置，避免出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，分層切削加工過程中，要保證切削厚度，符合設(shè)計(jì)的規(guī)定要求。二是科學(xué)設(shè)計(jì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡?？刂迫氲斗绞剑_保刀具能夠平滑切入，避免刀具走刀方向的突然變化，避免刀具突然加速或減速，進(jìn)行螺旋走刀的時(shí)候，要充分保證軌跡準(zhǔn)確、合理，編程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，要充分考慮到載荷恒定，以此達(dá)到數(shù)控高速切削的效果，體現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

4.3 提高技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)

機(jī)械制造技術(shù)不斷創(chuàng)新，要在生產(chǎn)實(shí)踐中，掌握新知識(shí)、新技術(shù)，提高生產(chǎn)加工的質(zhì)量。技術(shù)人員專業(yè)素質(zhì)、操作能力好壞，影響到加工的質(zhì)量，要學(xué)習(xí)，掌握新技術(shù)、新知識(shí)，滿足加工成品標(biāo)準(zhǔn)要求。生產(chǎn)單位要定期舉辦專業(yè)切削加工技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不斷在實(shí)踐中總結(jié)提高，提升技能人才的知識(shí)和技能水平，才能在實(shí)踐中更熟練、全面、專業(yè)地做好生產(chǎn)加工，更好發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語

我國正在由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，智能制造和科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，新時(shí)代大量新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代數(shù)控高速切削加工技術(shù)的發(fā)展勢(shì)在必行，在機(jī)械制造中的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，要不斷發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到理想切削效果，還要繼續(xù)深入研究技術(shù)應(yīng)用中的細(xì)節(jié)流程，解決生產(chǎn)問題，以此推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。