提高數(shù)控加工中心切削效率的途徑

趙曉陽(yáng)

摘要：近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力也越來(lái)越大。企業(yè)為了提高自身在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，不得不開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)改革，力求用最少投資獲取運(yùn)行可靠、功能強(qiáng)、精度高的機(jī)床。如何提高加工效率是每個(gè)加工企業(yè)應(yīng)該思考的重要問(wèn)題。本文首先對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行概述，然后針對(duì)如何提高數(shù)控加工中心切削效率的策略進(jìn)行探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；中心切削；提升效率

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種高科技被廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)。在制造業(yè)當(dāng)中，數(shù)控加工已經(jīng)成為主要的生產(chǎn)力代表，模具、航空、機(jī)械等多方面均發(fā)揮著重要的作用。為了進(jìn)一步提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)相關(guān)人員也在不斷思考提高數(shù)控加工中心切削效率的方法。目前，工藝安排、切削用量、刀具材料等都是影響切削效率的重要因素，也是困擾我國(guó)制造行業(yè)的重要問(wèn)題。

1.數(shù)控加工概述

1.1國(guó)內(nèi)外加工中心切削水平的差異

切削速度是影響數(shù)控加工中心切削效率的重要因素，在先進(jìn)國(guó)家，其中，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速每分鐘已經(jīng)超過(guò)三萬(wàn)轉(zhuǎn)，部分甚至高達(dá)十萬(wàn)轉(zhuǎn)[1]。而車(chē)削、銑削的切削速度也達(dá)到每分鐘5000到8000轉(zhuǎn)左右。但是，國(guó)內(nèi)的切削速度卻遠(yuǎn)低于先進(jìn)國(guó)家，正常速度僅為先進(jìn)國(guó)家的1/12到1/15左右，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)切削效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于先進(jìn)國(guó)家。因此，在國(guó)內(nèi)很多加工企業(yè)，如何降低廢品率，提高加工效率是一種重要問(wèn)題。此外，除了切削速度，國(guó)內(nèi)數(shù)控加工中心還普遍存在工藝設(shè)備不配套、加工光潔度低、刀片跳動(dòng)量大、刀具精度低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響加工效率。

1.2高速切削工藝在數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)

數(shù)控加工當(dāng)中，高速切削工藝已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)也表現(xiàn)的越來(lái)越明顯。首先，高速切削可以提高生產(chǎn)效率。在高中切削工藝當(dāng)中，一般給進(jìn)率比較大，材料切除效率也能提高3到6倍左右。第二，降低了切削力。在高速切削工藝當(dāng)中，切削寬度窄、切削深度淺、因此切削力比較小。第三，提高了加工質(zhì)量。由于切削深度和寬度比較小，工件和刀具的變形量也會(huì)隨之減小，尺寸的精確性和加工質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)提高。第四，簡(jiǎn)化了加工工藝流程。高速切削工藝是將材料淬火后直接利用，省去了很多加工步驟，工藝流程被大大簡(jiǎn)化。

2.提高數(shù)控加工中心切削效率的途徑

2.1合理選擇切削用量

目前，在數(shù)控加工當(dāng)中，高速切削優(yōu)勢(shì)較大，生命力較強(qiáng)，是降低成本，提高質(zhì)量和效率的重要途徑[2]。研究表明，當(dāng)機(jī)床的切削速度提高十倍時(shí)，切削機(jī)理將會(huì)發(fā)生本質(zhì)變化，導(dǎo)致切削效率提升，切削力降低，極大程度提高了刀具壽命。為了保證高速切削能力，企業(yè)在使用高速切削技術(shù)時(shí)，應(yīng)該對(duì)切削量進(jìn)行合理選擇，同時(shí)，由于材料的被切除面積加大，企業(yè)應(yīng)該盡量選擇每英寸直徑上刀齒數(shù)不小于三的密齒刀具，將刀具每齒的進(jìn)給量增加，以此延長(zhǎng)刀具壽命，增加生產(chǎn)效率。此外，根據(jù)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)切削線速度每分鐘165米，刀具進(jìn)給速度每分鐘341米，每齒的進(jìn)給量為0.04毫米的時(shí)候，刀具的使用壽命在30件左右。而當(dāng)切削速度達(dá)到每分鐘350米，刀具進(jìn)給速度達(dá)到每分鐘2785米，刀具每齒進(jìn)給量為0.18毫米的時(shí)候，加工效率提高到原來(lái)的8～9倍，刀具使用壽命也提高到117件。因此，在高速切削時(shí)，合理選擇切削量，能夠極大程度提高加工速度。

2.2選擇性能好的刀具材料

切削刀具在數(shù)控機(jī)床切削加工當(dāng)中作用巨大，是必不可少的工具。刀具的質(zhì)量一定程度上影響了數(shù)控機(jī)床切削加工效率，因此，選擇性能良好的刀具材料是保證切削加工效率和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。由于數(shù)控機(jī)床切削加工往往速度比較高，刀具與材料接觸的過(guò)程中，高速下將會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，因此，制作切削刀具的材料首先應(yīng)該具備耐磨性，同時(shí)還必須保證在高溫條件下，硬度不會(huì)發(fā)生改變[3]。此外，在切削過(guò)程中，刀具與材料接觸沖擊性比較強(qiáng)，想要保證切削質(zhì)量，沖擊韌性、化學(xué)惰性和抗彎強(qiáng)度也是必不可少的。選擇好制作材料后，還需要選取良好的切削加工、熱處理、鍛造等工藝，保證刀具不容易發(fā)生變形。因此，在市面上，立方氮化硼刀具、聚晶金剛石刀具、陶瓷刀具、硬質(zhì)合金涂層刀具、金屬陶瓷刀具比較多見(jiàn)。

2.3加快涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)

在數(shù)控機(jī)床切削加工當(dāng)中，刀具起到巨大作用，因此，除了選擇性能良好的材料和加工工藝制作刀具以外，在刀具上做好涂層也是提高刀具性能、延長(zhǎng)刀具使用壽命的重要手段。自刀具涂層技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，在加工技術(shù)和刀具性能改善方面起到巨大作用。使用涂層的刀具數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了所有刀具的一半。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，刀具涂層技術(shù)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，但是，依然難以滿(mǎn)足現(xiàn)代切削加工的需求。為了進(jìn)一步增加刀具性能，提高加工效率，加快涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)是必不可少的。新的涂層技術(shù)研發(fā)后，切削刀具性能將會(huì)再一次提升。目前，刀具涂層技術(shù)正在往新型涂層材料和納米級(jí)超薄超多層方向發(fā)展，未來(lái)刀具涂層有望成為改善切削刀具性能的主要途徑。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床切削加工當(dāng)中，高速切削技術(shù)已經(jīng)成為切削加工的主流。想要提高加工中心切削效率，合理選擇切削量、切削速度，選擇性能良好的刀具材料并且采用優(yōu)秀的加工工具，加快刀具涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)都是行之有效的手段。在鍛造業(yè)當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床切削加工已經(jīng)成為重要的加工手段，因此，企業(yè)應(yīng)該更加重視切削工藝的進(jìn)步和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)低沉本、高效率的轉(zhuǎn)變，提高企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇振亮.FANUC Oi系統(tǒng)加工中心宏程序的應(yīng)用[C].低碳智能 持續(xù)創(chuàng)新——煤礦機(jī)電一體化新技術(shù)2014年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2014：154-156.

[2]李堯，劉強(qiáng)，張偉等.面向制造服務(wù)的數(shù)控切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2014，20（9）：2221-2230.

[3]楊毅青，徐東東.基于電渦流阻尼器的數(shù)控加工振動(dòng)抑制[J].振動(dòng)與沖擊，2016，15（4）：177-181，187.endprint