湯志年

摘要：由于科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，各種新技術(shù)在市場(chǎng)中出現(xiàn)，且被廣泛運(yùn)用至各領(lǐng)域的產(chǎn)品制造過(guò)程中，推動(dòng)了各領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展與改革。高速切削加工技術(shù)作為被廣泛運(yùn)用至機(jī)械制造業(yè)中的新型技術(shù)，需要對(duì)其進(jìn)行研究與分析。本文就圍繞高速切削加工在機(jī)械制造中的應(yīng)用這一主題，進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析與探討。

Abstract： Due to the continuous improvement of the level of science and technology， a variety of new technologies appear in the market， and are widely used in the manufacturing process of products in various fields， promoting the innovation development and reform in various fields. As a new technology widely used in machinery manufacturing industry， high speed cutting technology needs to be researched and analyzed. In this paper， the application of high speed cutting in mechanical manufacturing is briefly analyzed and discussed.

關(guān)鍵詞：高速切削加工;機(jī)械制造;應(yīng)用

Key words： high-speed machining;mechanical manufacturing;application

中圖分類號(hào)：TG506.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0102-02

0? 引言

隨著機(jī)械制造業(yè)的水平逐漸上升，切削加工技術(shù)需要隨之進(jìn)行不斷地創(chuàng)新與完善，以助于機(jī)械制造業(yè)能獲得更好的發(fā)展?；诖?，高速切削加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。高速切削加工技術(shù)是一種新型的加工技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械制造的加工質(zhì)量水平的提高，顯現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。

1? 高速切削加工在機(jī)械制造中的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 航空航天工業(yè)輕合金加工

對(duì)于航空航天領(lǐng)域的發(fā)展而言，其中關(guān)鍵的研究?jī)?nèi)容就是減輕航空航天器的重量。航空航天器是由各部分具備不同功能的構(gòu)建組合合成，并通過(guò)焊接的方式使各部分構(gòu)件相互連結(jié)，從而構(gòu)成復(fù)雜且統(tǒng)一的綜合體。與此同時(shí)，為減輕航空航天器的整體重量，還可以借助整體制造法的優(yōu)勢(shì)，剔除其中不必要的材料，這些材料最多可占據(jù)總體材料的85%。在進(jìn)行金屬切割的過(guò)程中，由于其工作難度較高、工作量也較大的特征，傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法與現(xiàn)代的航空航天工業(yè)相適應(yīng)，不僅無(wú)法保障切削加工的質(zhì)量水平，同時(shí)還降低了航空航天制造的工作效率[1]。為使航空航天工業(yè)與現(xiàn)代發(fā)展需求相適應(yīng)，高速切削加工技術(shù)憑借其先進(jìn)的技術(shù)被普遍運(yùn)用于該領(lǐng)域的加工過(guò)程中。高速切削加工技術(shù)在航空航天工業(yè)中的運(yùn)用，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工技術(shù)中的不足之處，有利于減少航空航天工業(yè)中的制造成本，有利于提高航空航天工業(yè)加工工作的效率，有利于提升航空航天工業(yè)加工技術(shù)的水平，從而保障航空航天器的建造質(zhì)量。

1.2 模具制造業(yè)

通常情況下，為保障模具后期的使用質(zhì)量，其生產(chǎn)材料大部分是選取耐磨能力較好、強(qiáng)度較高的合金材料。由于合金材料的自身特性，在對(duì)其加工的過(guò)程中需要采用熱處理加工技術(shù)，增強(qiáng)了模具生產(chǎn)的技術(shù)難度。在傳統(tǒng)的加工技術(shù)中，主要是利用電火花加工技術(shù)對(duì)合金材料進(jìn)行處理使其向模具轉(zhuǎn)變。然而，電火花加工技術(shù)并不能提升模具生產(chǎn)制造的質(zhì)量，并且對(duì)合金材料的處理效率也并不高。通過(guò)對(duì)高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用，不僅有利于提高對(duì)合金材料加工處理的速度，從而提升模具生產(chǎn)制造的效率，同時(shí)還有利于保障模具生產(chǎn)的質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)不同類型模具的高質(zhì)量生產(chǎn)，進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提高[2]。

1.3 汽車加工業(yè)

在汽車生產(chǎn)加工制造業(yè)中，主要是采取組合機(jī)床加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的組裝，而構(gòu)成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的構(gòu)件就是箱體以及汽車蓋。由于部分零件會(huì)出現(xiàn)技術(shù)變化速度較快的問(wèn)題，其中的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)也時(shí)常發(fā)生改變，這也加大了汽車出現(xiàn)故障時(shí)的維修難度以及對(duì)零部件進(jìn)行更換的難度。為解決這一困境，高速切削加工技術(shù)在汽車加工業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用，從而提高汽車加工業(yè)在面對(duì)各項(xiàng)問(wèn)題時(shí)的應(yīng)對(duì)能力，保障汽車加工領(lǐng)域中的生產(chǎn)制造質(zhì)量。

1.4 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工

由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度與其他類型的材料相比高出許多，因此在對(duì)其進(jìn)行加工的過(guò)程中對(duì)切割刀具的影響程度較大，極易加重切割刀具的磨損現(xiàn)象[3]。為減輕在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工中對(duì)切割刀具的磨損，需要選擇同聚晶金剛石PCD刀具，并在其制造過(guò)程中采取高速切削加工技術(shù)，有利于防止復(fù)合材料出現(xiàn)層間剝離的現(xiàn)象，從而提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工的效率。

1.5 擴(kuò)展領(lǐng)域

隨著高速切削加工技術(shù)被廣泛運(yùn)用至各個(gè)機(jī)械制造領(lǐng)域，其技術(shù)水平也逐步得到創(chuàng)新與進(jìn)步。在高速切削加工技術(shù)中，干式切削是其中重要的拓展形態(tài)。干式切削由于具備對(duì)高密度零件的加工能力，在機(jī)械制造中受到了廣泛歡迎，同時(shí)，其快速成型的優(yōu)勢(shì)又促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)加工效率的提升，縮小了加工制造的時(shí)間成本，從而為機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2? 高速切削加工在機(jī)械制造中的應(yīng)用技術(shù)

2.1 高速切削加工技術(shù)的要求

對(duì)于高速切削加工技術(shù)的發(fā)展，離不開(kāi)各項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)條件的支撐，機(jī)床就是其中最主要的技術(shù)元素之一。對(duì)于應(yīng)用至高速切削加工技術(shù)中的機(jī)床，需要具備以下條件，即機(jī)床剛性強(qiáng)、大功率以及高轉(zhuǎn)速和高動(dòng)態(tài)等。機(jī)床只有具備這些特點(diǎn)，才能支撐起高速切削加工技術(shù)的正常使用。與此同時(shí)，還有利于減少加工和制造過(guò)程中振動(dòng)頻率的次數(shù)，增強(qiáng)高速切削加工技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中的控制性能，從而提高該項(xiàng)技術(shù)在運(yùn)用正常運(yùn)用時(shí)的安全性，促進(jìn)后續(xù)加工制造流程有序進(jìn)行。在高速切削加工技術(shù)的使用過(guò)程中，主要對(duì)其技術(shù)有以下幾個(gè)方面的要求：

其一是，需要確保主軸始終處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在高速切削機(jī)床中，主軸是其中的核心部件，其工作運(yùn)行狀態(tài)的質(zhì)量直接影響到高速切削技術(shù)的整體使用水平。因此，主軸必須具備合格的動(dòng)態(tài)特性，且傳遞的功率系數(shù)以及扭矩都需要具有更高的系數(shù)。為提高主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，可以利用新潤(rùn)滑技術(shù)，同時(shí)，對(duì)高精度陶瓷轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用也是保障主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的有效手段。除此之外，還可以運(yùn)用直線電動(dòng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌技術(shù)提升主軸的進(jìn)給速度[4]。其二是，需要確保進(jìn)給系統(tǒng)始終處于加速度較高的狀態(tài)。在高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都停留在幾百毫米甚至是幾十毫米左右。因此，為了保障高速切削加工技術(shù)在運(yùn)用中的穩(wěn)定性，不僅要確保進(jìn)給速度保持在較高的速度，同時(shí)還需要確保進(jìn)給系統(tǒng)的加速度始終維持在合格范圍之內(nèi)。從而保障高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的正常使用。 除此之外，當(dāng)高速切削機(jī)床的技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中不斷被完善時(shí)，機(jī)床生產(chǎn)制造的這整體水平也在隨之不斷上升。其三是，需要確保高速切削機(jī)床的力學(xué)性能以及剛度始終保持較高水平。由于高速切削加工技術(shù)對(duì)于機(jī)床的質(zhì)量要求較高，因此只有使其各方面的性能都維持在合格的區(qū)間之內(nèi)，才得以保障高速切削加工技術(shù)的正常運(yùn)用。

2.2 高速切削加工對(duì)刀具的技術(shù)要求

在高速切削加工技術(shù)中，為減少對(duì)切割刀具的磨損，就必須選擇高質(zhì)量的刀具。這些刀具不僅需要具備較好的耐磨性以及高強(qiáng)度性，同時(shí)對(duì)耐熱性、力學(xué)性能以及抗沖擊性也有較高的要求，并且考慮到機(jī)械制造企業(yè)的成本需求，其刀具的選擇還必須以經(jīng)濟(jì)型為主。與此同時(shí)，高速切削加工技術(shù)的刀具需要盡可能選擇使用周期長(zhǎng)的，以此來(lái)預(yù)防由于刀具的使用周期有限而換刀造成的問(wèn)題，致使生產(chǎn)加工的效率降低。另一方面，高速切削加工技術(shù)中使用的刀具必須具備高溫韌性、高強(qiáng)度性以及高溫強(qiáng)度性能，這些特性是其基礎(chǔ)條件?，F(xiàn)階段，我國(guó)市面上的高速切削刀具類型較為多樣，其中運(yùn)用最廣泛的主要有金剛石刀具、涂層刀具以及金屬陶瓷刀具等[5]。

除此之外，高速切削刀具在結(jié)構(gòu)方面同樣有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的切削刀具由于結(jié)構(gòu)不夠合理，接觸上也存在問(wèn)題，因此降低了切削加工時(shí)的工作效率。高速切削刀具憑借對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，將短錐柄應(yīng)用其中，從而提高切削刀具的接觸剛度，減少刀具的磨損。與此同時(shí)，還有利于保障切削刀具在切割過(guò)程中的精準(zhǔn)度。由于對(duì)切削刀具刀柄部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，縮短了切削刀具在發(fā)生磨損時(shí)換刀的時(shí)間，使之在進(jìn)行高速切割的過(guò)程中，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)刀具的快速轉(zhuǎn)換。值得注意的是，將高速切削刀具投入正常使用之前，必須要對(duì)其進(jìn)行精密動(dòng)平衡處理，以此來(lái)減少使用過(guò)程中振動(dòng)問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)率，保障高速切削加工技術(shù)在運(yùn)用中的穩(wěn)定性。

2.3 高速切削加工的工藝技術(shù)要求

對(duì)于高速切削加工在工藝技術(shù)方面的要求，主要有以下幾個(gè)方面：其一是，采用順銑加工工藝。在機(jī)械制造業(yè)中，當(dāng)切削工作還處于初級(jí)階段時(shí)，需要進(jìn)行切削的部分厚度還較大，之后再逐步遞減，致使切削工作的難度也相應(yīng)增大。因此，為保障高速切削加工技術(shù)的質(zhì)量，就必須通過(guò)順銑加工工藝的運(yùn)用來(lái)確保切削工作能夠有序進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)行逆銑的過(guò)程中，切削工作的初期階段厚度最低，之后再隨之逐步遞增。通過(guò)這樣的方式，有利于使各部件切削到刀具之間的摩擦力增大，從而使其熱量升高，徑向力增大。其二是，確保金屬去除率始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。這就要求在進(jìn)行切削工作的過(guò)程中，工作人員需要保證切削刀具各部分的受力處于均衡的狀態(tài)，增強(qiáng)高速切削加工的穩(wěn)定性[6]。同時(shí)，還有利于使切削刀具的使用周期得以延長(zhǎng)，有利于機(jī)械制造的切削加工的質(zhì)量得以保障。其三是，合理選擇走刀方式。當(dāng)材料的敞開(kāi)性較強(qiáng)時(shí)，切削刀具可以從其外部走刀，以便于工作人員對(duì)切削的情況有足夠的了解。與此同時(shí)，還應(yīng)該盡量避免刀具出現(xiàn)急速轉(zhuǎn)向的可能，使其切削刀具的走向始終維持在同一方向上。究其原因，是因?yàn)槿绻邢鞯毒呙媾R急速轉(zhuǎn)向的情況，就必須將將機(jī)床強(qiáng)制性停止運(yùn)行，然后才能繼續(xù)展開(kāi)后期的加工工作。長(zhǎng)此以往，不僅會(huì)延長(zhǎng)切削加工的工作時(shí)間，降低切削加工的工作效率，同時(shí)還有會(huì)對(duì)切削工作的精準(zhǔn)度造成不利的影響?；诖?，在進(jìn)行高速切削加工的過(guò)程中，需要盡量將切削刀切入變向的次數(shù)降低最低，以此來(lái)保障高速切削加工的效率以及質(zhì)量。

3? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的運(yùn)用極其廣泛，主要涉及航空航天工業(yè)輕合金的加工、模具制造業(yè)以及汽車加工業(yè)，還對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工以及擴(kuò)展領(lǐng)域等也有所涉獵。同時(shí)，還需要重視其中各項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)的要求，促進(jìn)切削加工效率的提高。

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