龐志剛

摘 要：數(shù)控數(shù)控高速切削加工技術(shù)以高效率和高精度為基本特征，是近多年來在世界上迅速崛起的先進(jìn)制造技術(shù)之一。數(shù)控數(shù)控高速切削加工不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，而且能夠顯著地提高加工表面質(zhì)量。機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展過程中，必然會朝向數(shù)控高速加工方向發(fā)展。應(yīng)用水平不斷提升，使得在機(jī)械制造行業(yè)中，實(shí)際加工效率以及加工質(zhì)量獲得發(fā)展?？梢杂行嵘袠I(yè)方面的經(jīng)濟(jì)效益及綜合效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工;高速切削;影響

數(shù)控高速切削目前在機(jī)械制造業(yè)得到了普遍運(yùn)用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工數(shù)控操作來提高機(jī)械制造效率，合理地選用道具。高速切削工藝主要通過數(shù)控編程來進(jìn)行操控的，注意切削用量，以合理的速度、較高的操作工藝來進(jìn)行機(jī)械切削加工制造，在應(yīng)用高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)上，不僅提高了機(jī)械制造速度，還將現(xiàn)代操作工藝的優(yōu)勢得到了很好地體現(xiàn)。因此目前高速切削工藝在國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)得到了廣泛運(yùn)用，將這種工藝用在難加工材料、復(fù)雜曲面、薄壁件等的切削加工環(huán)節(jié)，更好地發(fā)揮了高速切削工藝的優(yōu)勢。

一、數(shù)控加工高速切削的影響因素

1、工件材料因素影響。工件材料在冶煉環(huán)節(jié)中若出現(xiàn)雜質(zhì)將直接會出現(xiàn)材料硬質(zhì)點(diǎn)，使切削過程受到影響，一旦出現(xiàn)振動將會直接出現(xiàn)刀刃崩損危險。在熱處理環(huán)節(jié)中也會出現(xiàn)不同部位硬度問題，若粗加工后需要通過淬火完成精加工，其工件的加工尺寸的變形直接影響其精度。

2、刀具因素影響。高速切削加工會受到刀具系統(tǒng)應(yīng)用影響，由于加工過程中刀具系統(tǒng)的離心力較大，且會受到較強(qiáng)烈的振動，因此對刀具的幾何精度要求較高，并確定其裝夾重復(fù)定位的精度。傳統(tǒng)7：24錐度刀柄系統(tǒng)在數(shù)控加工高速切削中有剛性不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的問題，其重復(fù)定位精度不夠，并存在其他方面穩(wěn)定性不夠等問題，因此7：24 錐度刀柄則不應(yīng)應(yīng)用在高速切削中。現(xiàn)階段高速切削應(yīng)用較為廣泛的刀具為雙面接觸空心短錐刀柄HSK。

3、切削工藝因素影響。在數(shù)控加工高速切削中其切削工藝主要由工藝路線、專業(yè)CAD/CAM 編程、高速加工參數(shù)優(yōu)化等等。以專業(yè)CAD/CAM 編程為例，其編程過程中要始終以恒定的刀具載荷為原則，最大限度控制刀具受到的荷載沖擊，有效控制進(jìn)給速率的變化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)程序處理速度最優(yōu)。優(yōu)化CAD/CAM 編程的有效方法在于提升程序處理速度，通過對程序段的改善及圓弧過渡段的改善控制速度的不均勻變化，最大限度控制銑削負(fù)荷帶來的影響。要盡可能的應(yīng)用分層順銑方式，以連續(xù)螺旋切向進(jìn)刀或圓弧軌跡切向進(jìn)刀，使切削條件達(dá)到一個穩(wěn)定狀態(tài)，保障高速切削精度。

4、機(jī)床因素影響。在實(shí)現(xiàn)高精度切削等技術(shù)中，通過優(yōu)化機(jī)床設(shè)計結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)、穩(wěn)定主軸系統(tǒng)等都能夠產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。機(jī)床制造商們更多的會選擇利用全閉環(huán)伺服控制方式進(jìn)行制造。技術(shù)優(yōu)化的直線電動機(jī)不斷向前發(fā)展，使得CNC 等機(jī)床在相應(yīng)速率方面實(shí)現(xiàn)了提升。這樣也就改善了伺服控制精度以及相關(guān)內(nèi)容的精度水平。當(dāng)前，高速機(jī)床系統(tǒng)方面的反應(yīng)速度以及前饋控速度等均明顯獲得提升。一些機(jī)床中甚至添加了NURBS 類型的插補(bǔ)曲線處理方式，目的是可以幫助用戶能夠更加簡單、直接的進(jìn)行精度參數(shù)設(shè)計，控制速度以及加速度。機(jī)床在進(jìn)行切削的過程中會因?yàn)槭軣嵊绊懚霈F(xiàn)熱位移的問題。這也是影響精度的重要因素，為此，可以利用熱位移補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行改善。因?yàn)闊釛l件下會造成機(jī)械設(shè)備的工件發(fā)生膨脹，因此會造成熱的行為均屬與誤差產(chǎn)生因素。

二、數(shù)控加工高速切削加工工藝技術(shù)

數(shù)控高速切削加工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到切削機(jī)理、切削機(jī)床、刀具、切削過程監(jiān)控及加工工藝等諸多相關(guān)的硬件與軟件技術(shù)，數(shù)控高速切削技術(shù)的實(shí)施和發(fā)展，依賴于此系統(tǒng)中的各個組成要素的，這些實(shí)現(xiàn)數(shù)控高速切削技術(shù)離不開的關(guān)鍵技術(shù)，具體體現(xiàn)在以下方面：

1、高速切削機(jī)理。有關(guān)各種材料在高速加工條件下，切屑的形成機(jī)理，切削力、切削熱的變化規(guī)律，刀具磨損規(guī)律及對加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律，對以上基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)和研究，將有利于促進(jìn)高速切削工藝規(guī)范的確定和切削用量的選擇，為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎(chǔ)，屬于原理技術(shù)。目前，黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規(guī)范和切削用量的確定，是高速切削生產(chǎn)中的難點(diǎn)，也是高速切削加工領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。

2、高速切削刀具技術(shù)模塊。由機(jī)床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統(tǒng)中，刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進(jìn)行的最關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著切削速度的大幅度提高，對切削刀具材料、刀具幾何參數(shù)、刀體結(jié)構(gòu)等都提出了不同于傳統(tǒng)速度切削時的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技術(shù)都發(fā)生了巨大的變化，高速切削加工時，要保證高的生產(chǎn)率和加工精度，更要保證安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系統(tǒng)必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復(fù)定位精度，裝夾剛度，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時良好的平衡狀態(tài)和安全可靠。盡可能減輕刀體質(zhì)量，以減輕高速旋轉(zhuǎn)時所受到的離心力，滿足高速切削的安全性要求，改進(jìn)刀具的夾緊方式。刀具系統(tǒng)的技術(shù)研究和發(fā)展是數(shù)控高速切削加工的關(guān)鍵任務(wù)之一。

3、數(shù)控高速切削工藝。高速切削作為一種新的切削方式，要應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，缺乏可供參考的應(yīng)用實(shí)例，更沒有實(shí)用的切削用量和加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，高速加工的工藝參數(shù)優(yōu)化是當(dāng)前制約其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。另外，高速切削的零件NC 程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩(wěn)定，但是現(xiàn)在使用的多數(shù)CNC 軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一要求，需要由人工編程加以補(bǔ)充和優(yōu)化，這在一定程度上降低了高速切削的價值，必須研究采用一種全新的編程方式，使切削數(shù)據(jù)適合高速主軸的功率特性曲線，充分發(fā)揮數(shù)控高速切削的優(yōu)勢。高速切削加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用有賴于以上原理方面、機(jī)床、刀具、工藝等各項關(guān)鍵單元技術(shù)的發(fā)展和綜合。

總之，數(shù)控技術(shù)能夠在我國獲得全面發(fā)展，被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中。加強(qiáng)對此項技術(shù)進(jìn)行推廣，能夠極大程度上實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械加工領(lǐng)域的水平提升，不斷降低成本，更進(jìn)一步促進(jìn)高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。高度重視以及加強(qiáng)對數(shù)控告訴切削適應(yīng)性強(qiáng)的工件材料、設(shè)備刀具等的研究與開發(fā)十分必要，只有這樣才能夠更好的實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械制造行業(yè)加工效率以及質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]崔福霞.基于數(shù)控機(jī)床高速切削加工工藝的應(yīng)用方式研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（17）：1.

[2]嚴(yán)江.機(jī)械制造中數(shù)控高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用方式[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（18）：117.

[3]凌魁.數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（17）：105.

[4]馬偉明.高速切削加工技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016，（10）：34.