谈数控高速切削加工技术在机械制造中的应用

2020-12-12崔巍

电子元器件与信息技术 2020年2期

崔巍

（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春 130000）

0 引言

如今，我国已经踏入了经济和科技高速发展的新阶段，传统的组合机床机械制造技术已经难以满足现阶段机械制造生产，机械加工效率低。通过对先进数控高速切削加工技术的有效应用，在一定程度上有效完善了组合机床存在的不足，而且还能够在保证机械制造加工质量的条件下，有效提升机械制造加工效率。数控高速切削加工技术在功能技术方面表现尤为突出，必将会成为机械制造生产线普遍应用的重要高科技技术。另外，通过对这项技术的有效应用大大降低了机械开发产品周期，而且在一定程度上有效促进了机械制造行业柔性化发展[1]。

1 数控高速切削加工技术的应用优势

许多先进的技术被广泛应用在机械制造加工过程中，数控高速切削加工技术是其中的一种，具有良好的应用优势，完善了传统组合机床存在的不足，并具有高效低耗的应用优势，有效推动了机械制造业的现代化建设和发展，其应用优势主要体现在以下几点内容。

1.1 有效提升了切削速度

数控高速切削加工技术具有良好的中心系统和先进的技术指导功能，具有高效低耗的应用优势。传统的机械加工制造技术切削速度比较慢，效率比较低，然而，通过数控高速切削加工技术在一定程度上有效提升了切削速度和效率，速度为原有速度的3～8倍，能够达到现阶段机械制造行业的发展要求。传统的切削技术在实际应用的过程中需要较长的空行程时间，然而，通过数控高速切削加工技术的应用，有效降低了空行程时间。由此可见，通过数控高速切削加工技术的有效应用不但大大提升了切削速度，而且还加快了机械制造设备的加工效率，具有良好的应用优势[2]。

1.2 有效提升了加工的精密度

通过对数控高速切削技术的有效应用不但有效提升了切削速度，而且在技术方面大大提升了精密度，因此有着良好的应用优势。通过对这项技术的有效应用，切削力大约降低了原来的30%，特别是在径向切削方向的产生的切削力，这在一定程度上能够有效提升刚性较低的零件或者是薄壁类零件加工效率。除此之外，与传统的切削技术相比，数控高速切削技术系统在实际运行的过程中密度精确率非常高，特别是表现在加工设备的刀具重复定位和系统定位方面，通过这种方式能够有效实现在加工过程中能够有效维持静态与动态稳定协调的运行状态，从而达到了机械制造加工高精度高速度进行的目标，切实保证了产品加工质量[3]。

1.3 可以被应用在遇热易变形的零件加工

在传统的机械切削加工过程中常常会产生大量的热，而且会将大部分热量传递给工作台，然而，一些零件在加工的过程中常常会发生遇热易变形的问题，从而导致难以对其进行加工。然而，通过对数控高速切削技术的有效应用有效解决了这项问题，在切削加工过程中所产生的热量不会及时传递给工作台，这在一定程度上促使工件温度不会大幅度上升，从而防止热变形的现象发生，进而保证遇热易变形零件加工质量。除此之外，此项技术补偿进度非常高，在某些情况下能够有效实现对加工误差问题解决和完善，从而保证产品加工质量，这在一定程度上大大降低了机械制造业的经济输出，从而促进机械制造业可持续性稳定发展。

1.4 能够实现对难加工材料的加工

在机械制造加工过程中常常会遇到大量难加工的材料，特别是一些金属材料和特殊材料，采用传统的切削技术无法改变难加工材料的形状和结构，无法有效保证零件加工质量，为了能够有效保证零件加工质量，那么在加工和生产的过程中就必须要采用数控高速切削技术[4]。

2 数控高速切削加工技术在机械制造中的应用

2.1 在铣削加工机床中的技术应用

数控高速切削加工技术在铣削加工机床中有着重要的应用，但是在实际应用的过程中对铣削加工机床有着较高的要求，主要体现在以下三点内容：（1）数控高速切削加工技术的应用对铣削加工机床系统刚性有着相对较高的要求，在实际运行的过程中为了能够有效保证数控高速切削加工技术的功能和实际应用价值可有效发挥，那么需要提供配合高速供给驱动器[5]。其次，对驱动器快进速度和3D轮廓加工速度也有相应的要求，分别将其大约控制为40m/min和10m/min的速度，与此同时，还要求铣削系统提供相应的加速度和减速度，分别控制为0.4m/s和0.3m/s；（2）数控高速切削加工技术对铣削加工机床刀柄和主轴的刚性有着相对较高的要求，在通常情况下系统转速需要达到40000～50000rpm，刀柄和主轴的轴向间隙非常小，通常需要将其控制在小于0.00762mm的范围内；（3）在数控高速切削加工技术应用的过程中需要保证加工工艺技术具有较强的可靠性和可行性，工艺模型与切削条件有着紧密的联系，并且工艺模型的优良对刀具寿命有着直接的影响。因此，在数控高速切削加工技术应用的过程中需要保证加工工艺的可行性，采用优质的工艺模型，这在一定程度上能够有效提高机床利用效率，而且还可以促使在无人操作的状态下能够安全可靠运行[6]。

2.2 在刀柄与刀具加工中的技术应用

数控高速切削加工技术在机械制造加工过程中有着良好的应用优势，特别是在刀柄与刀具方面的技术应用。在刀柄与刀具技术应用方面通常主要研究的是装夹重复定位精度和几何精度。数控高速切削加工技术的应用对刀柄刀具的质量有着非常高的要求，而且还需要保证其安全可靠性，这主要是由于在在系统运行加工时常常会产生剧烈的振动和离心力，在这种双重影响的工作环境中刀柄与刀具的加工刚度需要达到一定的要求，而且还要保证达到高速动平衡要求。在刀柄和刀具选择过程中应充分结合“高速”基本特性，通常会采用HSK高速刀柄，具有良好的热胀冷缩的紧固式特性。在高速加工时，刀具必将承受巨大的外界载荷，例如振动、高温、冲击、高压以及摩擦等，在选择的过程应充分结合高速切削方式，而且还要注重其工艺性能和经济性[7]。

2.3 数控编程策略

在高速数控切削加工技术应用的过程中，只有保证刀具路径精确度，才可能保证加工的安全性，与此同时，还需要确保预期机械制造加工精度与表面质量。这项加工技术具有控制复杂性和特殊性，应高度重视其数控编程策略，主要有以下内容。首先，在加工时严禁发生工件、夹具、刀具两者之间产生干涉和碰撞，需要保证刀具与机床不过载，这主要是由于如果发生刀具机床过载现象，那么就可能造成机械制造加工成本大幅度增加，而且难以有效保证加工精度，所以在数控编程过程中应高度重视这类问题；其次，数控高速切削加工技术的主要特点是恒定切削载荷，因此在数控编程时一定要确保恒定切削载荷，金属切削厚度应达到规定要求，与仿形加工方式相比，分层加工方式保持材料去除量恒定效果更佳，刀具轨迹应保持平滑过渡；最后，应保证加工精度，应采用螺旋走刀轨迹方式[8]。