高速切削加工关键技术及发展方向浅议

2017-01-20廖振兴徐文庆蔡艳

中国设备工程 2017年20期

关键词：切削速度机床刀具

廖振兴，徐文庆，蔡艳

（湖南财经工业职业技术学院，湖南衡阳 421002）

高速切削加工关键技术及发展方向浅议

廖振兴，徐文庆，蔡艳

（湖南财经工业职业技术学院，湖南衡阳 421002）

目前，高速切削加工技术在实际制造工作的过程中具有十分重要的作用，具有一定的实用性和先进性，在制造工作之中的应用十分广泛和普遍，就目前的发展趋势而言，高速切削加工技术的发展空间和前景十分广阔和远大。在实际工作的过程中，通过应用高速切削加工技术，能够极大程度提高制造工作的整体效率，同时，还能够确保整个切割加工的质量。高速切削加工技术具有精准度高、速度快等优势，在实际应用的过程中能够有效解决传统加工技术中所存在的问题。本文通过对高速切削加工技术进行详细剖析，并以此为基础展望高速切削加工技术的未来发展趋势。

高速切削；加工技术；发展方向

湖南省教育厅研究课题：《普通车床高速切削加工改造研究》，主持人：廖振兴，参与人：蔡艳、徐文庆。课题编号：14C0155。

近几年来，以精准度高、速度快为特点的高速切削加工技术迅速，并且成为现代数控加工技术的未来发展方向。高速切削加工技术不仅实现了高速切削的目的，同时，还能够在实际使用的过程中确保切削的精准程度。对要求十分精准的航空航天、汽车以及模具等行业，在实际制造的过程中对于高速切削技术的应用十分认可，在一定程度上奠定了高速切削技术在国际市场的地位。为了能够充分实现高速切削技术在实际工业生产过程中的广泛应用，需要进一步探究高速切削技术的应用原则以及未来的发展趋势和方向。

1 高速切削技术的应用现状

高速切削技术起始于20世纪80年代，主要是以提高切削速度和进度为优势的一种加工技术，已经被认定是未来最具发展前途的加工技术之一。高速切削技术在美国、德国、法国以及日本等国家的应用十分广泛，并且已经形成的商品大批量的投入市场，伴随越来越多高效、高速切削加工技术的快速发展和进步，在汽车、模具以及航空航天等行业的应用逐渐广泛和普遍，并且已经成为制造加工行业的主要应用技术之一。目前，对于高速高效的加工行业而言，基于设计制造、工艺手段等方面应用和实践的研究成果已经比比皆是。而高速刀具和机床技术是导致我国高速高效制造行业发展缓慢的主要原因。目前，我国汽车、模具以及航空航天等行业在实际生产和加工的过程中，大量应用铣削机床以及加工中心，在此生产期间应用了大量的高速加工设备，逐渐使得高速加工技术在我国得到了广泛应用。但是，我国目前所应用的高速切削机床大部分需要依靠国外进口，增加了生产成本。

2 高速切削技术的优势

高速切削技术之所以被生产加工行业的广泛应用和推广，主要是由于其所具有传统加工技术所没有的优势和特点。

2.1 切削速度快

在切削速度方面，工件与刀具的相对转速达到3000r/min以上，因此，提高切削速度是高速切削技术的主要优势之一，其在实际应用的过程中具有极快的切削速度，与传统切削技术相比较而言，在进给率方面，各种材料的切削进给速度比常规普车加工提高2～3倍，极大程度提高了切削技术的应用速度。对于大批量的加工零件而言，在处理和切削的过程中将会更加快捷和便利，特别是在航空航天事业的发展过程中占据十分重要作用，能够增加单位时间材料的切除率。

2.2 降低切削力

高速切削技术与传统技术相比，切削技术在切削力度方面得到大幅度的降低，根据研究和统计结果显示，相对于传统切削技术而言，高速切削技术在实际应用的过程中，能够降低30%的切削力，这对于难以承受大力切削加工的零件而言是一种进步和优势，能够在一定程度上减少零件难以承受大的切削力所出现的变形情况，同时，利用高速切削时切削力小、切削热影响小的特性，极大程度提高了切削零件的精准程度和表面质量。

2.3 减少影响力

高速切削技术在实际应用的过程中，具有极快的切削速度，因此，在零件的切削过程中所产生的热量较少，并且由于切削时间较短，所产生的热量将会快速脱离零件表面。被加工的零件难以聚集大量的热量，这在一定程度上将会极大程度降低零件的变形几率。对于部分零件而言，由于其熔点较低，在实际加工和生产的过程中，应用高速切削技术具有十分重要的作用。

2.4 提高精准度

高速切削技术的应用，能够在一定程度上降低加工设备的受迫振动，在实际加工和切削的过程，能够极大程度将零件的形态保留完好。在切削以及加工的过程中，极其重视零件加工的精准程度。由于高速切削技术在制造和加工中的广泛应用，能够极大程度解决传统切削技术的精准问题，进而提升零件切削的精准程度，在一定程度上提高了加工工作的整体效率。

2.5 增加材料范围

伴随高速切削技术工艺的不断提升，能够加工传统切削技术难以完成的大难度材料，采用大尺寸硬质合金刀具，能够提高刀具的刚性，同时，还能够加工一些合金类型的材料，在一定程度上为工业生产带来了无限好处。除此之外，高速切削技术的应用可加工硬度为50HRC的零件，加工部位为直径φ50～φ100的孔或任意直径的零件端面或内外螺纹。

3 高速切削加工的关键技术

3.1 刀具技术

在实际切削和加工的过程中，通常情况下将会出现高热高温的情况，因此，在切削刀具的选择过程中，需要选择具有稳定性、耐热性的切削工具，只有这样才能够在加工的过程中提高切削效率和质量。刀具的材料主要包括：金刚石、氮化硼、合金材料、陶瓷等材料。在实际切削的过程中将会产生大量的离心力，因此，在材料的选择上需要注重其安全性。经过改进的刀具技术，能够在一定程度上降低刀具的磨损率加工成本。经改进后，刀具消耗的费用仅为普通车床的1/5。

3.2 机床技术

高速切削技术的应用过程中需要与机床设备相适应，与此同时，对于机床的精准程度等方面也提出了全新的要求。其中，切削机床技术包括高速单元和机床整机技术。高速单元技术的主轴单元是其核心部件，在一定程度上将会直接决定机床的整体作用，能够有效而又合理的控制切削速度和精准程度。

4 高速切削加工技术的未来发展趋势

高速切削技术是未来加工制造产业的常用技术之一，其在实际应用的过程中主要应用微电子技术、数控技术以及新材料等常规技术，其在未来应用和发展的过程中存在着一系列的问题，如刀具磨损问题、刀具使用时间短、刀具价格贵、刀具不牢固等问题，因此，高速切削技术的发展方向需要具有以下方面。

4.1 大功率机床

目前，大部分高速切削机床主要是以串联开链的结构为特点，环节繁多、结构复杂，由于在实际应用过程中，悬臂与各个环节之间存在不同程度的空隙，难以获取较为理想的总体刚度，进而导致在实际应用的过程中难以适应高速切削加工技术的发展需求。为了能够更好的解决上述问题，则需要适当开发有关告高速切削加工技术的新型数控加工中心，并在基础理论以及加工技术等方面进行系统而又详细的研究。同时，发展大功率、小质量以及高转速的电主轴，研发适用于高速切削技术中心的高效、高速的数控系统，积极开发快速、高效的系统技术。加工内孔时相当于将车床的普通内孔加工变成高速镗孔加工，提高切削速度以及零件的表面质量。