機械制造中高速切削加工的應用

摘要：高速切削加工是一種重要的機械制造技術，被廣泛的應用在機械制造領域。高速切削加工技術不僅提高了加工的效率，還提高了機械制造產品的質量。通過深入分析機械制造中高速切削加工的應用，不斷提高高速切削加工技術，從而推動機械制造行業的快速發展。本文分析了高速切削加工技術概述和高速切削加工技術的應用領域，闡述了機械制造中高速切削加工的關鍵技術。

關鍵詞：機械制造；高速切削加工；復合材料

機械制造中高速切削加工的應用，不僅能夠提高模具的精度，確保機械加工的正常使用和高速運轉，并且有效地簡化機械制造的工作程序，提高工作質量和效率，滿足機械加工的需要。機械制造中高速切削加工，推動了機械制造領域的快速發展。

一、高速切削加工技術概述

高速切削加工技術是機械制造領域最重要的一項技術，集低耗、優質、高效為一體，高速切削加工技術在機械制造中的應用，解決了機械制造領域的中一系列問題，和傳統的切削加工技術相比，給進速度、切削速度都有了明顯的提高，并且具有很高的加工精度。高速切削加工是一項綜合性的系統工作，主要由高速切削軟件系統、高速切削刀具、高效的刀具夾持系統等構成。

高速切削加工技術有很多的優點，工件變形小、切削力低、切削周期短、去除材料率高，高速切削加工技術的應用主要依據產品所需的幾何形狀和工件材料，在機械制造中高速切削加工技術也有很多的缺點，高速切削加工技術需要使用大量的刀具，由于速度過快，刀具的磨損嚴重，經常需要高質量的機床，最重要的是高速切削加工技術需要先進的涂層材料和刀具材料。

二、高速切削加工技術的應用

1、航空航天工業輕合金的加工

在飛機機械制造業中，航空航天器加工制造最重要的目標是減輕重量，以往是通過焊接或者鉚接方式組合構件，用整體制造的方法將大量的細筋和薄壁復雜零件組合起來，將一個實心的毛坯進行整體掏空和切除，去除75%以上的材料，這種切削方式的切除量非常大，浪費了大量的機械材料，增加了很多的切削加工費用，高速切削加工技術很好地解決了這個問題。

2、模具制造業

通常情況下，模具都是由高耐磨性能、高硬度的合金材料加工制造的，具有很高的加工難度，傳統的切削加工方式都是采用電火花，技術落后，難以保障生產質量。采用高速切削加工技術加工模具，通過一次完成所有的精加工和粗加工，采用大進給、高轉速，極大地提高加工生產效率。

3、Ni基高溫合金

Ti 合金（Ti-5Al-5V）和Inconel 718零件的加工[1]，由于這些零件需要很高的加工精度，通常在加工過程中切削速度都很慢，如果采用高速切削加工技術，不僅能夠提高零件的加工質量，還能夠極大地提高切削加工效率，減輕刀具磨損。

4、纖維增強復合材料的加工

纖維增強復合材料在切削加工過程中，對刀具的磨損很嚴重，高速切削加工技術可以使用PCD的聚晶金剛石刀具，不僅可以保護刀具，還能夠有效地避免層間剝離問題，材料加工質量好，生產效率較高。

三、機械制造中高速切削加工的關鍵技術

1、高速切削對機床的要求

機床是進行高速切削加工操作的關鍵因素和首要條件，高速切削加工技術需要機床具有安全的防護設置、可靠的CNC控制性能、良好的隔熱性能和吸振特性、良好的床身剛性和較大的主軸功率、高動態的主軸轉速和給進驅動等[2]。

2、主軸要具有大扭矩、大功率和高轉速

主軸是高速切削加工機床最重要的核心構件，高速切削加工機床的主軸不僅轉速要很高，其運行功率和傳遞扭矩也要很大，并且還要在高速切削加工過程中要保持良好的熱態特性和動態。近年來，新潤滑技術和高精度陶瓷軸承的廣泛應用，使高速切削加工技術的主軸轉速能夠達到35000～50000r/min。當前的高速切削加工機床的主軸多采用的是內部冷卻循環、油氣潤滑、精密陶瓷軸承、內置電機的密封結構。

3、給進速度高，確保固定數量的刀具每齒給進量

高速切削加工技術需要很高的給進速度，傳統的驅動絲杠已經不能滿足機械制造的要求，當前很多高速切削加工機床都采用了大功率電機來直線驅動導軌，將切削加工機床轉速從5m/min提高到85～125m/min[3]。

4、給進系統具有很大的加速度

高速切削加工過程中，系統給進機床的工作行程通常從十幾毫米到幾十毫米，在如此短的工作行程中，要確保穩定可靠的高速切削，給進系統不僅要有很大的給進速度，還要具有很大的給進加速度，最大程度地縮短啟動-加速-停止的過程，實現安全平穩可靠的切削加工。

5、走刀技術

高速切削加工技術在敞口型的模具區域，要盡量從模具的外型進行走刀，結合模具材料的切削情況進行實時分析，對于沒有敞口型的模具，可以采用螺旋形的走刀方式，從局部進行切入，最大程度減少刀具的高速變向，高速切削加工選擇單一路徑或者回路路徑進行切削，在換向時高速切削加工機床要緊急降速，再接著進行加工操作。另外，由于高速切削加工機床具有很大的加速局限性，急動或者急停會影響切削加工機床的穩定運行，并且很可能因為拉刀或者過切在模具拐角的位置發生咬邊。

結束語：

高速切削加工技術不僅能夠提高加工質量，還能夠延長刀具使用壽命，提高加工效率，是現代機械制造領域中一種重要的技術。通過分析和研究機械制造中高速切削加工的應用，不斷改進高速切削加工技術，有利于推動現代機械制造行業的快速發展。

參考文獻：

[1] 莫榮利，陳燦輝，鄧朝暉.超高速切削在降低軌道車輛用空氣彈簧摩擦因數中的應用[J].機械制造，2009（04）.

[2] 李天華.高速切削中刀具聯接系統應力變形分析[D].大連理工大學，2003.

[3] 戴斌華.超薄零件數控高速切削工藝的應用研究[D].西北工業大學，2002.