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高速切削加工技術在數控機床中的（de）運用

2021-1-14 來（lái）源：天津機電職業技（jì）術學院作者（zhě）：朱祖明

摘要：本文首先介紹數控高速切削加（jiā）工技術的優點，其次闡述數控機（jī）床應用高速切削技術的基本要求，最後提（tí）出（chū）數控高速切削加（jiā）工技術（shù）在數控機床的具體應用，希望可以促使高速切（qiē）削加工技術能夠在數控機床中最大化發揮自身作用，促（cù）使工件質量和精確度有所提升。

關鍵詞：高速切削加（jiā）工技術　數控機床　運用（yòng）

1、引言（yán）

在（zài）機械加工中高速切（qiē）削加（jiā）工技術被廣泛運用，其主要原因是由於高速切削有著高效率（lǜ）、高質量和精確度高、低消耗的特點（diǎn）。所以，運用高速切削加工技術不僅（jǐn）符合可持續發展觀，實現綠（lǜ）色環保，而（ér）且還可以提高工件質量，減少資源消耗。而數控（kòng）機床是機械製（zhì）造的主要工具，將其融入高速切削技術，對機械加工效率的提升有著（zhe）至關重要的作用。

2　、數控高速切削加工技術的優點

數控高速切削加工技術有著高效（xiào）率、低消耗、工藝先進等（děng）優勢，屬於現代化機械自動化製造技術的典型代表，與（yǔ）傳（chuán）統切削技術相比有著不可替代的優勢。與此同（tóng）時，數控高速（sù）切削加工技術的工作原理也發生重大的（de）變化，在一定程度上促使切削加（jiā）工質量的進一步提升，以下是數控高速切削加工技術的優（yōu）點。

2.1　切削速度（dù）有所提升

切削速度有所提升是數控高（gāo）速切削加工技術最為顯著的一個特點，與傳（chuán）統切（qiē）削速度（dù）相（xiàng）比提高了 3 倍～ 8 倍，同（tóng）時機床的空城速度也得到質的突破，在一定（dìng）程（chéng）度上使得設備非切削空行（háng）程時間有（yǒu）所減少，對於汽車模型等機械設備加工效（xiào）率的提升有一定幫助。

2.2　高速（sù）精密加（jiā）工

數控高（gāo）速切削加工技術切削速度的提升（shēng），會使得其（qí）切削力相應下降 30% 左右，其中（zhōng）徑向切削力會大幅度下降，這在一定程度上使得數控高（gāo）速切（qiē）削加工技術對薄壁類或者剛性能較差零件的（de）技術加工有所提升，會（huì）使得數（shù）控高速切削加工技術（shù）係統的（de）準（zhǔn）確度有所保障，其中係統定位夾（jiá）持精度有顯著的提升，這也從側麵對其係統中的刀具係統精確度提（tí）出較高的要求（qiú），從而可以保障高速切（qiē）削加工過程中係統的穩定性，使得加（jiā）工技術速度和精確度提升。

2.3　熱變形零件加工

在（zài）高（gāo）速切削技術具體應（yīng）用過（guò）程中，將近95% 以上的切削熱無法第一時間傳輸到工件中，而是被切屑帶走，因此通（tōng）常情況下工（gōng）件都是冷（lěng）卻狀態。所以高（gāo）速切削技術對容易產生熱變形的零件效果更加良好。但也需（xū）要（yào）重點關注熱（rè）變形（xíng）偏差問題的發生，該問題會在一定程度（dù）上影響數控切削加工技術的精（jīng）確度，尤其是對機床等機械設備切削（xuē）加工過程的影響[1]。這就需要采取合適（shì）的偏差消除技（jì）術減少熱變形偏差問題的發生，促使加工生產企業獲得更多的經濟收益。

2.4　難（nán）加工材料的加工

鈦合金、鎳基（jī）合金等在實際加工過程中，會由（yóu）於硬度大、耐衝擊（jī），且存在硬化的情況，會使得（dé）加工難度係（xì）數（shù）較大（dà），從而導致在加工（gōng）時會出現（xiàn）切削溫度（dù）較高的情況，長久下去就會（huì）對刀具造成嚴重的（de）磨（mó）損。而采取高速切削加工技術可以有效減少上述問題的發生，而且還可以（yǐ）保障機（jī）械製造生產效率和質量，同（tóng）時也對模（mó）具質（zhì）量的提升有一定的作用。

3、數控機床應用高速切削技術的基本要求

3.1 高速主軸單元運行要（yào）求

高速切削機（jī）床與普通機床相比，最大的區別就是高速主軸單元，高速切削機（jī）床的高（gāo）速主軸單元是高速（sù）切削操作（zuò）的中樞組織（zhī）。所以，對高速主軸（zhóu）單元的運行提出更為嚴格的要求，其中包含優良（liáng）的（de）冷卻設備、穩定的平衡性能、最佳的（de）動（dòng）態性能和較（jiào）高的傳遞力矩等[2]。

3.2 高速主軸單元技術參數的設置

若想要保障高速（sù）主軸單元技術的合（hé）理性，則需要合理的設置相關參數（shù），具體而言：

（1）主軸的轉速（sù）設置，即主軸轉速 1min 要高於1000 轉（zhuǎn）。需要遵循高速主軸轉速與普通機（jī）床轉速相比高出 5 倍～ 10 倍（bèi）的（de）原則。

（2）高速主軸機床（chuáng）的輸出功率設置。高速主軸機床的輸出功率需（xū）要控製在 20KW ～ 80KW。這樣的速度不僅可以提升高速切（qiē）削的加工速度和效率，而且還可以對重載（zǎi）材料和部件進行切削。（3）高速主軸單元在（zài）啟動過程中通常隻需要 1s ～ 2s 就可以實現高速運作，所以啟動（dòng）時（shí）間和製動時間相對較短。從側麵可以反（fǎn）映出注重（chóng）單元的加速遠（yuǎn）遠優於（yú）普通機床，這就需要將參數設置為（1—8）g（g=9.81m/s2）。

4、數控高速切削加工技術在數控（kòng）機床的具體應用

4.1　在（zài）刀具、刀柄技工（gōng）中的應用

由於數控高（gāo）速切削加工技術較為複雜多變（biàn），對刀具的製作有著十（shí）分高的要（yào）求。所以，需要相關工作人（rén）員（yuán）在實際加（jiā）工和製造時，重點關注刀具的強度，刀柄的裝夾定位是否精確等問題。在整個製造過程中，離心力、振動數在對數控高速切削加工技（jì）術係統有著一定的影響，其可以（yǐ）滿足成品加工的高速動（dòng）平衡、剛度需求，同時還可以保障刀具和刀柄的安全質量。在高速加工（gōng）過程中，刀（dāo）柄材料的選擇與加工速度有著直接的關係，相關工作（zuò）人員需要根據實際情（qíng）況合理選擇材料[3]。譬如，在高速（sù）加工（gōng）中可以使用 HSK 高速刀柄，該刀柄具有良（liáng）好的熱脹冷縮（suō）性能，同（tóng）時（shí）也有著良好穩定性。此外，在高速加工過程（chéng）中刀具也會（huì）受到高溫、摩擦（cā）、衝擊等因素的影響，這就要保障刀具既經濟（jì）適用，各項性能優良（liáng），同時也需要滿足（zú）耐高溫、摩擦、衝擊的要求，進而保障高速加工的順利完成。

4.2　在銑削加工機床中的應用

現階段，機床高速切削加工中已經（jīng）逐漸開始融入微電子技術、CNC 技術等，並被廣（guǎng）泛應用在銑削加工機床過程中。因（yīn）機床係統結構複雜（zá），對各方麵要求（qiú）較高，需提高對應用方式的重視度，進而才可以使得機床高速切削加工技術最大化發揮自身作用（yòng），具體而言：

（1）需要保障機床係（xì）統的剛性。在銑削機床加工製造時，需保障高（gāo）速切削加工技術最大化發（fā）揮自身作用（yòng），進而能夠與高速供給驅動器相（xiàng）互配合，具體參數：快進速度需要保持在 40m/min，銑削係統減速度在 0.3m/s、加速度 0.4m/s，3D 輪廓加工（gōng）速度控製在10m/min。

（2）刀柄和主軸剛性能與相關標準要求相符合，即（jí）係統轉速為 10000r/min ～50000r/min，為減少主軸和刀具之間的軸向細（xì）縫，需要將其控製在 0.00762mm 內，同時主軸需（xū）要將空氣壓縮，冷卻（què）係統[4]。

（3）需要保障技（jì）工技（jì）術流程（chéng）的規範性（xìng），在刀具與切削條件相互配合的情況下，需要促使工藝流程質量的提升（shēng），進而可以保（bǎo）障機（jī）床使用率的提升，可以在未有工作人員（yuán）操作的情況（kuàng）下，還可以保障加工技術的安全（quán）性和穩定性。

4.3　高速數控切削加工技術的數控編程策略

高速數控切削加工技術雖然可（kě）以促使傳統加工（gōng）效率和質量的提升，但（dàn）也存在複雜（zá）多變的控製性能。在數控編程中，需重點關注刀具的準確度和安全穩（wěn）定，與此同時也需保障機械製造表麵的光滑和準確。所以，要重點研究（jiū）高速數控切削技術的編程問（wèn）題。在整個高速數（shù）控切削加工（gōng）中，為能夠使得加工安全和質量有所提升，需要（yào）保障刀具和機床負載不超標，還需（xū）要對工件、刀（dāo）具和夾具之間的距離進行合理的控製。若機床和刀具兩者之間出現過載（zǎi）的情況，則會增加機械製造加工成本費用，進而使得工件質（zhì）量和準確性受到影響，所以需提高對數控編程工作的重視度[5]。

與此同時，整個數控編程工作最（zuì）終的目的是對高速數控切削加工技術的切削載荷進（jìn）行合理的控製，使得加工（gōng）技術最大化發揮（huī）自身作用。所以，對金屬切削（xuē）層厚度進行合理的控製，采取分層加工的（de）方（fāng）式。在刀具切削工件時，根據實際（jì）情況選擇合適的刀具；刀具的運動路線也需（xū）要保持合理性，嚴禁杜絕直接過濾情況的發生。由於（yú）加工工件的準確度與切削積技（jì）術水平有著直接的關係，需要在數控高速切削加工時，嚴格（gé）遵循行管標準（zhǔn）控製精確對（duì）和質量，從（cóng）而減少（shǎo）刀具切入次數，改變走刀軌跡，切削進給量合理，有效杜絕切削振動情況的出現。如若進給（gěi）量少，則會造成切削不穩定，進而出現振動。因此，需要控製（zhì）在合（hé）理的範圍內，保障加（jiā）工表麵的質量和光滑度[6]。

5、結束語（yǔ）

總而言之，在機械製造過程中，數控高（gāo）速切削加工技術的廣（guǎng）泛運用（yòng），不（bú）僅可以促使加工質量（liàng）和效率的提升，而且還能夠減少切削（xuē）時間，使得工件製造周（zhōu）期有所減少，進而可以在市場（chǎng）競爭（zhēng）中占有重要地位。但數控（kòng）高速切削加工技術也（yě）存在一定的局限性，其中包含數控編程係統、機床要求等內容，需要加大相（xiàng）關方麵的研究力度，促使數控高速切削加工技術（shù）最（zuì）大化發揮自身作用。

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