数控高速切削加工技术在机械制造中的应用

数控高速切削加工技术在机械制造中的应用

李鑫 周春杰

沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁 沈阳 110034

摘要：近年来，伴随着机械制造行业的不断进步与发展，该技术已经被广泛应用在电气工程、建筑工程、运输工程等行业中，而当前机械制加工的技术种类繁多，其中颇具代表性的技术便是数控高速切削加工技术，其在提高机械制造工作效率与工作质量方面发挥着重要的作用，不仅符合了可持续发展的要求，同时还具有绿色环保等优点。本文阐述了数控高速切削加工技术优势及加工中的影响因素，提出了相应措施，希望能够大幅提升机械加工精度，促进我国机械制造行业持续健康发展。

关键词：数控；高速切削；加工技术；机械制造；应用

引言

随着我国社会经济的飞速发展，社会生产对机械制造的要求也不断提升，新形势下原本的组合机床加工模式已经无法满足实际需求，因此急需研究出更高效的制造技术。而数控高速切削技术作为一项集能耗低、切削速度快、精度高、绿色化、切削功能良好等优点为一体的技术，逐渐成为机械加工中的一项主要技术，极大地推动了机械制造行业的不断发展。

1数控车铣的工作原理

数控车铣的加工利用了微分方程基本理论，数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量为单位进行微分，计算出各坐标需要移动的脉冲数；通过数控装置的插补软件，将要求的轨迹用以最小移动量为单位的等效折线进行拟合，找出最接近理论轨迹的拟合折线，数控装置据此给相应坐标轴连续不断地分配进给脉冲，通过伺服驱动器使机床坐标轴按分配的脉冲运动。在数控车铣加工中，数控机床联动轴数与加工轮廓的性能密切相关，联动轴数量越多，加工轮廓性能越强，是衡量数控车铣性能的重要技术指标。

2影响数控高速切削加工技术的几种因素

2.1工件材料的影响

在机械制造加工过程中，加工的工件材料很可能存有一定杂质，这种情况下，将会影响材料的硬质点，或者无法保证切削作业能否顺利进行，一旦出现较为强烈的振动，很可能会损坏刀具，甚至出现危险。或者说，热处理环节，也可能会引发各种部位的硬度变化。比如粗加工后，需要再次进行精加工，这种情况下，受工件材料影响，很可能会导致工件变形，进而降低切削加工的精确度。因此，在采用数控高速切削加工技术时，根据实际情况和加工环境，合理采用工件材料，从而全面提升切削加工的技术水平。

2.2刀具的影响

对于数控高速切削加工技术而言，刀具系统的运用情况也会产生很大的影响，例如刀具系统的离心力较强，在切削加工环节很容易发生强烈振动，进而影响刀具质量，甚至损坏刀具，降低切削加工的精确度。目前来讲，在数控高速切削加工时，若一味采用传统的7∶24锥度刀柄系统，由于其自身缺陷已无法满足常规标准，无法保证重复定位的精确度，这种情况下，往往会选择双面接触空心短椎刀柄HSK，更能达到规定要求。

3数控高速切削加工技术在机械制造中的应用要点

3.1刀柄与刀具的应用

考虑到数控高速切削加工技术具有较强的系统性，加工过程复杂且多样，因此该技术对刀具的制作提出了更高的要求，在加工与制造期间，需要高度关注刀具和刀柄二者装夹重复定位精度与几何精度。在制造时，在振动与离心力的共同作用下，会对数控高速切削加工系统产生极大的影响，目的是提升成品加工的高速度平衡与刚度要求，最终确保刀具与刀柄能在安全的状态下进行加工，同时还保证了加工产品的质量。在应用数控高速切削加工技术时，刀柄材料的性能高低也会对加工的效率产生直接影响，所以应当结合实际情况选择适当的刀柄。例如：HSK高速刀柄适用于高速加工中，原因是这类刀柄的主要特性为热胀冷缩，并且结构紧固，非常适合应用在高速切削中。另外，数控高速切削加工技术加工过程中刀具不可避免地会遭受振动、摩擦、高温、冲击、高压等外界因素的影响，因此对其进行加工时需要综合考虑经济学与工艺性。

3.2数控高速切削加工技术在铣削加工机床中的应用

数控高速切削加工技术通常是跟其他技术进行搭配运用，常见的技术有微电子技术、CNC技术、新材料结构基础技术等等，在上述各类技术中，比较普遍的是铣削加工机床，但是这类技术对机床系统部件的要求较高，具体体现在以下三个方面：第一，对主轴与刀柄的刚性要求较高。因此在加工过程中，系统转速通常设置在10000~50000r/min的范围内，通过运用主轴，有效地压缩冷却系统与空气，以确保主轴同刀柄的轴向间距范围达到0~0.00762mm。第二，要求机床具备较高的刚性。在开展铣削工艺加工时，为了充分展现数控高速切削加工技术的优点，还需要有效地控制高速供给驱动器的速度。其中，高速供给驱动器的3D轮廓加工的速度应当控制在10m/min，快进的速度控制在45m/min。第三，确保加工工艺安全可靠性高。为了更加地实现刀具寿命与切削条件二者的有机融合，提升机床的利用效率，确保在无人操作的情况下，数控高速切削加工技术的安全可靠性不会受到影响，要实现这一目标便离不开优质的工艺模型。

3.3数控高速切削加工技术中数控编程

数控高速切削加工技术的应用目的不单单是为了提升常规加工进给和转速，同时还常常被应用在一些结构复杂、特殊的工件中。以数控编程为例，不但需保证刀具的精准度与安全性达标，更重要的还是应该保证加工工件的表面的质量与精度达标，要实现这一目标便需要优化编程技术。在数控高速切削加工期间，切了确保加工的安全性与质量水准，不仅要确保机床与刀具均不过载，同时还需要注意避免工件和刀具同夹具之间的相互干涩与碰撞，因为机床同刀具一旦发生过载的现象时，便可能增加制造的成本支出，同时还在一定程度上降低了产品的精确度与质量，为此需要重点针对上述因素对数控编程进行优化。除此之外，在编程过程中还需要确保切削载荷处理恒定状态，为了进一步提高工件的加工质量，需要对所需切削加工金属的切削层厚度进行密切观察和控制，确保适中恒定，相比于仿形加工，分层加工的手段有助于提升材料去除量的有效恒定效果，另外，采取刀具切入工件手段需刀具应平滑；其次，还需要保证刀具的轨迹能够平滑的过渡，不可发生直接过滤的现象。切削加工技术水平高低，在很大程度上时根据加工工件的精度来衡量的，在将该技术应用在机械制造过程中时同时还需要考虑被加工工件的质量和精确度，尽可能保证刀具切入的次数最低，建议选择螺旋轨迹的走刀方式。最后，还需要对切削的进给量进行合理控制，从而避免切削振动的现象，假如进给量减少，会影响切削的稳定性，引发切削振动。因此，在加工过程中必须始终处于平衡状态，从而确保加工工件表面的质量。

结束语

伴随科学技术水平的提升，我国机械制造加工技术水平得到了显著提高，大量新技术、新工艺被广泛应用，尤其是数控高速切削加工技术在机械制造业的应用，很大程度上提高了机械加工效率和质量，带动了整个行业的改革与发展。为了充分发挥机械加工的优势，必须认真分析数控高速切削加工技术的优点，为了达到理想的切削效果，在技术利用中应减轻切削振动，这样才能满足速度和功能需求，才能有效避免各种工件热应力现象的出现，满足机械制造需求。

参考文献

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