數(shù)控高速加工技術分析

摘 要：21世紀我國社會進入了超速的發(fā)展時期，無論是經(jīng)濟方面還是科學技術方面都得到了較高的發(fā)展水平，神舟9號的成功發(fā)射說明了我國的科學技術水平在不斷的增強，社會也在不斷的進步，在我國現(xiàn)代化建設的快速進程中，由于數(shù)控高速加工具有高效率、高精度、自動化程度高等特點，數(shù)控技術的高速加工是將來機械制造行業(yè)的重要基礎和關鍵技術。隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，人類的生活水平與日俱增，對機械產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)率的要求也越來越高，開發(fā)高速加工設備和研究高速加工技術，是提高產(chǎn)品質量，縮短產(chǎn)品周期，降低加工成本，從而提高企業(yè)競爭力的重要途徑。接下來將著重介紹數(shù)控高數(shù)加工技術的應用和分析高速加工技術的特點。

關鍵詞：數(shù)控；高速加工技術；分析

1 數(shù)控高速加工技術應用

1.1 高速切削加工技術

高速切削加工技術是一項先進的切削加工技術，由于其切削速度、進給速度相對于傳統(tǒng)的切削加工大幅度提高，切削機理也發(fā)生了根本的變化，所以常規(guī)切削加工中倍受困擾的一系列問題，通過高速切削可得以解決。與常規(guī)切削加工相比，高速切削具有它的特點：（1）加工效率高，隨著切削速度的大幅度提高，進給速度也相應提高，單位時間內的材料切除率可達到常規(guī)切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削機床快速空行程速度的提高縮短了零件加工輔助時間，也極大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削熱對工件的影響小：高速切削中在切削速度達到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是徑向切削力降低更明顯。同時，95%-98%以上的切削熱被切屑飛速帶走，僅有少量切削熱傳給了工件，工件基本上保持冷態(tài)。因此特別適合加工薄壁類、細長等剛性差的零件和易于變形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振頻率遠離工藝系統(tǒng)固有頻率，不易產(chǎn)生振動；自由切削力小，熱變形小，殘余應力小易于保證加工精度和表面加工質量，因此采用高速切削?？墒∪ボ?、銑削后的精加工工序。（4）可切削鈦合金、高溫合金等各種難加工的材料：航空航天等尖端部門的零件制造大量采用難加工的材料。例如鈦合金，這種材料化學活性大，導熱系數(shù)小，彈性模量小，因此剛性差，加工時易變性，而且切削溫度高，單位面積的切削力大，零件表面的冷硬現(xiàn)象嚴重，刀具后刀面磨損劇烈。若采用涂層整體硬質合金刀具高速切削鈦合金，切削速度可達200m/min以上（比傳統(tǒng)切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工質量都能獲得大幅度的提高。

1.2 數(shù)控車床加工技術

數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上對零件進行加工的工藝方法。一般來說，數(shù)控車床加工技術主要涉及數(shù)控機床加工工藝和數(shù)控編程技術兩大方面，數(shù)控加工中地刀具、夾具等工裝也在其涉及的范圍內。數(shù)控機床運動的可控性為數(shù)控加工提供了硬件基礎，但是數(shù)控機床也是按照提供給它的指令（加工程序）來執(zhí)行運動的，因此數(shù)控加工工藝的制定和零件加工程序的編制是實現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，是獲得合格零件的保證。特別是對于復雜零件加工，其重要性甚至超過數(shù)控機床本身。由此可見，數(shù)控車床加工技術一種能高效、優(yōu)質的實現(xiàn)產(chǎn)品零件加工的有關理論、方法與實踐技術，是自動化、柔性化、敏捷化和數(shù)字化制造加工的基礎與關鍵。

1.3 數(shù)控快速點磨削技術

快速點磨削技術是由德國Junker公司在1994年開發(fā)的一種集CNC、CBN超硬磨料、超高速磨削三大先進技術于一體的高效率、高柔性先進加工工藝，主要是用于軸套類零件地加工。它采用超薄層CBN或人造金剛石超硬磨料砂輪，是新一代數(shù)控車削和超高速磨削的極佳結合，是目前高速磨削最先進的技術形式之一?？焖冱c磨削主要有以下特點：（1）在磨削工件外圓時，工件的軸線與砂輪的軸線并不是始終處于水平狀態(tài)，而是在水平和垂直方向都旋轉一個角度，以實現(xiàn)砂輪與工件理論上的點接觸。通過數(shù)控系統(tǒng)控制這兩個方向的點磨變量角和X、Y方向的聯(lián)動速度來實現(xiàn)對不同形狀表面的加工。（2）快速點磨削砂輪采用超硬磨料CBN，這種材料具有高硬度，高耐磨性等特點，使砂輪的速度可以達到90-160m/s，從而保證快速點磨削具有較高加工效率。（3）通常快速點磨削砂輪采用CBN材料或者人造金剛石超薄砂輪，厚度只有4-6mm，這樣的薄砂輪可以大大減少砂輪質量，這不僅能降低砂輪的造價還能減少砂輪運轉時的不平衡度，從而降低運轉時施加在軸上的離心力。（4）Junker公司數(shù)控快速點磨削機床采用了多項專利技術，例如砂輪三點定位安裝系統(tǒng)，砂輪主軸電平衡自動控制系統(tǒng)，機密導軌系統(tǒng)以及砂輪在線修整技術，從而保證機床的加工性能。

2 數(shù)控高速加工技術分析

2.1 提高生產(chǎn)率

生產(chǎn)率與切削用量有著密切的關系。合理的切削用量是保證生產(chǎn)率的重要因素。相當于傳統(tǒng)加工方式用大直徑的刀具、大切深、大切寬的切削用量，而在高速加工方式下，都采用小直徑的刀具、小切深、小切寬、快速多次走刀來提高加工效率。高速加工的進給速度一般是傳統(tǒng)加工方式的5-10倍，材料去除率可提高3-6倍，從而大大地提高了生產(chǎn)效率。

2.2 改善加工產(chǎn)品的質量

由于高速加工的切削力大幅度減小，刀具和被加工零件之間的系統(tǒng)振動很小，容易得到很好的表面加工質量，可作為機械加工的最終精加工工序和鏡面加工。另外一方面，由于主軸轉速高，刀具和工件的接觸頻率大為增加，在加工表面產(chǎn)生高頻壓應力，從而大幅度減小加工表面的表面粗糙度、提高加工表面的接觸剛性和零件的耐磨性能。尤其是在模具行業(yè)，采用高速加工工藝，模具的平均使用壽命提高3倍。

3 結束語

機械制造業(yè)是一個國家最基本的行業(yè)，它的發(fā)展水平直接影響我國經(jīng)濟水平，為了我國經(jīng)濟的飛躍和國民生產(chǎn)總值的提高，國家對重大科技產(chǎn)業(yè)項目也越來越重視，綜合科學技術水平將日益提高，高速加工技術已經(jīng)站在世界制造技術的頂端，因此高速加工技術在國內機械制造業(yè)將日趨實用和普及。數(shù)控高速加工技術以其高精度的高數(shù)加工特點受到了各個行業(yè)的青睞。就目前而言已經(jīng)在航空航天、汽車行業(yè)和高精度的模具行業(yè)得到了廣泛的應用。

參考文獻

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作者簡介：張健菘（1993，10-），男，重慶人，本科學歷，現(xiàn)就讀于重慶工商大學機械工程學院，機械制造方向。