关于数控加工高速切削的影响因素分析

庞志刚

摘 要：数控数控高速切削加工技术以高效率和高精度为基本特征，是近多年来在世界上迅速崛起的先进制造技术之一。数控数控高速切削加工不仅可以大大提高生产效率，而且能够显著地提高加工表面质量。机械制造行业发展过程中，必然会朝向数控高速加工方向发展。应用水平不断提升，使得在机械制造行业中，实际加工效率以及加工质量获得发展。可以有效提升行业方面的经济效益及综合效益。

关键词：数控加工;高速切削;影响

数控高速切削目前在机械制造业得到了普遍运用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工数控操作来提高机械制造效率，合理地选用道具。高速切削工艺主要通过数控编程来进行操控的，注意切削用量，以合理的速度、较高的操作工艺来进行机械切削加工制造，在应用高速切削技术的基础上，不仅提高了机械制造速度，还将现代操作工艺的优势得到了很好地體现。因此目前高速切削工艺在国内机械制造业得到了广泛运用，将这种工艺用在难加工材料、复杂曲面、薄壁件等的切削加工环节，更好地发挥了高速切削工艺的优势。

一、数控加工高速切削的影响因素

1、工件材料因素影响。工件材料在冶炼环节中若出现杂质将直接会出现材料硬质点，使切削过程受到影响，一旦出现振动将会直接出现刀刃崩损危险。在热处理环节中也会出现不同部位硬度问题，若粗加工后需要通过淬火完成精加工，其工件的加工尺寸的变形直接影响其精度。

2、刀具因素影响。高速切削加工会受到刀具系统应用影响，由于加工过程中刀具系统的离心力较大，且会受到较强烈的振动，因此对刀具的几何精度要求较高，并确定其装夹重复定位的精度。传统7：24锥度刀柄系统在数控加工高速切削中有刚性不达标准的问题，其重复定位精度不够，并存在其他方面稳定性不够等问题，因此7：24 锥度刀柄则不应应用在高速切削中。现阶段高速切削应用较为广泛的刀具为双面接触空心短锥刀柄HSK。

3、切削工艺因素影响。在数控加工高速切削中其切削工艺主要由工艺路线、专业CAD/CAM 编程、高速加工参数优化等等。以专业CAD/CAM 编程为例，其编程过程中要始终以恒定的刀具载荷为原则，最大限度控制刀具受到的荷载冲击，有效控制进给速率的变化，实现系统程序处理速度最优。优化CAD/CAM 编程的有效方法在于提升程序处理速度，通过对程序段的改善及圆弧过渡段的改善控制速度的不均匀变化，最大限度控制铣削负荷带来的影响。要尽可能的应用分层顺铣方式，以连续螺旋切向进刀或圆弧轨迹切向进刀，使切削条件达到一个稳定状态，保障高速切削精度。

4、机床因素影响。在实现高精度切削等技术中，通过优化机床设计结构、制造技术、稳定主轴系统等都能够产生至关重要的影响。机床制造商们更多的会选择利用全闭环伺服控制方式进行制造。技术优化的直线电动机不断向前发展，使得CNC 等机床在相应速率方面实现了提升。这样也就改善了伺服控制精度以及相关内容的精度水平。当前，高速机床系统方面的反应速度以及前馈控速度等均明显获得提升。一些机床中甚至添加了NURBS 类型的插补曲线处理方式，目的是可以帮助用户能够更加简单、直接的进行精度参数设计，控制速度以及加速度。机床在进行切削的过程中会因为受热影响而出现热位移的问题。这也是影响精度的重要因素，为此，可以利用热位移补偿技术进行改善。因为热条件下会造成机械设备的工件发生膨胀，因此会造成热的行为均属与误差产生因素。

二、数控加工高速切削加工工艺技术

数控高速切削加工是一个复杂的系统工程，涉及到切削机理、切削机床、刀具、切削过程监控及加工工艺等诸多相关的硬件与软件技术，数控高速切削技术的实施和发展，依赖于此系统中的各个组成要素的，这些实现数控高速切削技术离不开的关键技术，具体体现在以下方面：

1、高速切削机理。有关各种材料在高速加工条件下，切屑的形成机理，切削力、切削热的变化规律，刀具磨损规律及对加工表面质量的影响规律，对以上基础理论的实验和研究，将有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺制定提供理论基础，属于原理技术。目前，黑色金属及难加工材料的高速切削工艺规范和切削用量的确定，是高速切削生产中的难点，也是高速切削加工领域研究的焦点。

2、高速切削刀具技术模块。由机床、刀具和工件组成的高速切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。切削刀具是保证高速切削加工顺利进行的最关键技术之一。随着切削速度的大幅度提高，对切削刀具材料、刀具几何参数、刀体结构等都提出了不同于传统速度切削时的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技术都发生了巨大的变化，高速切削加工时，要保证高的生产率和加工精度，更要保证安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系统必须满足具有良好的几何精度和高的装夹重复定位精度，装夹刚度，高速运转时良好的平衡状态和安全可靠。尽可能减轻刀体质量，以减轻高速旋转时所受到的离心力，满足高速切削的安全性要求，改进刀具的夹紧方式。刀具系统的技术研究和发展是数控高速切削加工的关键任务之一。

3、数控高速切削工艺。高速切削作为一种新的切削方式，要应用于实际生产，缺乏可供参考的应用实例，更没有实用的切削用量和加工参数数据库，高速加工的工艺参数优化是当前制约其应用的关键技术之一。另外，高速切削的零件NC 程序要求必须保证在整个切削过程中载荷稳定，但是现在使用的多数CNC 软件中的自动编程功能都还不能满足这一要求，需要由人工编程加以补充和优化，这在一定程度上降低了高速切削的价值，必须研究采用一种全新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特性曲线，充分发挥数控高速切削的优势。高速切削加工技术的发展和应用有赖于以上原理方面、机床、刀具、工艺等各项关键单元技术的发展和综合。

总之，数控技术能够在我国获得全面发展，被广泛应用在各行各业中。加强对此项技术进行推广，能够极大程度上实现我国机械加工领域的水平提升，不断降低成本，更进一步促进高新技术领域的发展。高度重视以及加强对数控告诉切削适应性强的工件材料、设备刀具等的研究与开发十分必要，只有这样才能够更好的实现我国机械制造行业加工效率以及质量的提升。

参考文献

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