提高加工中心切削效率的研究

張權(quán)

摘要：數(shù)控加工隨著新型產(chǎn)品的日益出現(xiàn)以及不斷加大的零件復(fù)雜程度，已經(jīng)成為一個企業(yè)如何在不斷競爭的市場上取得一席之地的關(guān)鍵l生因素。因此企業(yè)為提高競爭力在技術(shù)改造中優(yōu)先選擇加工中心，并目都希望在最少的投資情況下獲得功能強、精度高、運行可靠的機床。由此可見如何提高加工中心的效率將成為一個極其重要的問題。

引言：數(shù)控加工在航空航天、機械和模具等行業(yè)發(fā)揮了非常重要的作用，是現(xiàn)代制造業(yè)先進生產(chǎn)力的代表。要根據(jù)零件設(shè)計的要求來選擇不同的機床，不同的零件要在不同的機床上進行加工。對于箱體類的零件我們需要選擇數(shù)控銑床或加工中心，而對于精度要求較高或復(fù)雜的零件需要選擇加工中心。加工中心因其集高新技術(shù)于一體，因此已經(jīng)成為現(xiàn)代機床發(fā)展的一個主流方向。目前由于加工中心受刀具材料、工藝安排、切削用量的限制使得數(shù)控加工不能發(fā)揮其最大優(yōu)勢，這也成為數(shù)控加工面臨的一個嚴峻問題。

1.國內(nèi)外加工中心切削水平的比較

目前發(fā)達國家的銑削和車削速度已經(jīng)高達五千至八千米每秒以上，并且機床主軸的轉(zhuǎn)數(shù)也在30000R/MIN以上。而我國只是國外的二分之一到十五分之一，甚至有些加工中心的實際切削時間不到工作時間的百分之五十五。所以，如何更高的提高加工效率，降低廢品率已經(jīng)成為國內(nèi)許多企業(yè)共同探討的問題。經(jīng)過調(diào)差，國內(nèi)數(shù)控加工普遍存在刀具精度低、加工光潔度低、刀片跳動量大、工藝設(shè)備不匹配等許多問題。

2.提高切削效率的途徑

2.1合理切削量的選擇

由于切削量對切削力、刀具耐用度及磨損、加工精度和表面質(zhì)量有著顯著的影響，因此它是加工中心加工的重要參數(shù)。為了提高切削率、保證質(zhì)量降低成本，合理選擇切削量成有著重要的作用。切削量包括切削速度、深度、進給量。選擇正確的切削量：粗加工以提高生產(chǎn)率為主；半精或精加工時在保證質(zhì)量的前提下綜合考慮切削效率和經(jīng)濟性及加工成本。

目前以高速切削為代表的干切削和硬切削等這些新工藝已經(jīng)顯示出了強大的生命力和很多的優(yōu)點，成為提高加工率及質(zhì)量、降低成本的重要途徑。首先如果要充分發(fā)揮刀具高速加工能的，就需要采用高速加工，增大單位時間材料被切除的體積，其次盡量選擇密齒刀，通過增加每齒進給量從而提高生產(chǎn)率及刀具壽命。

2.2涂層技術(shù)的不斷開發(fā)

自從問世以來，刀具涂層技術(shù)對改善刀具性能及不斷進步的加工技術(shù)有著極其重要的作用。因此，涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具具有代表性的標志，在刀具中所占比例已經(jīng)遠遠超過了50%。在21世紀初期，涂層刀具已經(jīng)在技術(shù)上突破了CBN涂層技術(shù)，這使得CBN的優(yōu)良性能在許多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用，從而全面提高了加工黑色金屬的切削水平。此外，不斷加快的納米級超薄超多層和新型涂層材料的開發(fā)和應(yīng)用，將使涂層成為改善刀具性能的主要途徑。

2.3加工路線的優(yōu)化

工藝設(shè)計的主要內(nèi)容是加工中心加工零件的工藝路線，他對加工中心的使用效率、刀具數(shù)量、加工精度和經(jīng)濟性有著重要的影響。設(shè)計加工中心的加工方案應(yīng)在保證加工精度和最大限度提高生產(chǎn)率的前提下，盡量做到工序集中、工藝路線最短、空行程及其他輔助時間較少。

數(shù)控機床尤其是四軸以上的加工中心，大都為一次裝夾和多方位加工，并且都有刀庫可以自動更換刀具，一次即可加工成形。所以確定一個正確又簡潔的加工路線，是提高效率保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)。編程過程中確定路線的原則首先要保證零件的加工精度及表面粗糙度的要求，其次應(yīng)盡量縮短加工路線，以減少刀具空程移動時間，最后使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以便減少編程工作量。

2.4精度高的刀片的使用

如果刀片的精度低，則跳動量太大，面銑刀加工的平面光潔度就會降低，甚至出現(xiàn)溝狀。所以機床上刀片的跳動量應(yīng)控制在2 5 um。表面改性涂層處理隨著數(shù)控機床的發(fā)展很大程度上提高了刀片的精度。同時，又出現(xiàn)了許多新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)，例如高效刮光刀片、帶前角銑刀刀片、高速銑刀刀片、球頭立銑刀片等。目前可轉(zhuǎn)位刀片已經(jīng)進入了涂層、材料、槽型綜合開發(fā)的階段，可以根據(jù)此三項功能開發(fā)出最佳的加工效果的刀片片，來滿足高速高壽命切削加工生產(chǎn)的不同要求。

2.5性能好的刀具材料的選擇

金屬切削刀具在數(shù)控機床切削加工中的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸汽機。制造道具的材料要求必須就有高溫硬度和耐磨性，可靠地抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，優(yōu)良的工藝性能及不易變形。目前在國內(nèi)外性能較好的刀具材料主要有：金屬陶瓷、硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶金剛石、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等。以上刀具各具特點，因此適應(yīng)的工件材料和切削速度的范圍也不盡相同。立方氮化硼刀具適用于切削65HRC以上的工件，例如高硬度的硬鑄鐵等；陶瓷刀具適用于60 65HRC一下的工件；聚晶金剛石適用于不含鐵的金屬、合金、塑料和玻璃鋼。硬質(zhì)合金涂層刀具雖然硬度較高適用的范圍廣，但是抗氧化溫度一般不高，所以切削速度的提高也受到限制。

3.結(jié)束語

除了硬件水平的不斷提高，加工必須要以工序集中為首要原則，使每個工序中包括盡可能多的工序內(nèi)容，如此既減少了工序數(shù)目也減少了工件安裝時間，從而提高了加工切削效率。其次切削時間占加工中心工作時間的比例也很重要，其比值在很大程度上決定了加工中心的加工效率，比值越大加工效率也就越高。隨著現(xiàn)在加工設(shè)備科技含量的不斷提高，對人員的素質(zhì)要求也就不斷的提高。實際生產(chǎn)中由于技術(shù)人員操作不熟練、技術(shù)水平較低，造成花在程序測試、加工中換工件等一系列非加工時間的過長，從而導(dǎo)致加工中心加工效率低下。因此想要生產(chǎn)處高精度的產(chǎn)品還需要技術(shù)人員不斷提高技能、不斷嘗試，通過積累數(shù)據(jù)及經(jīng)驗，來完善技術(shù)。通過各個方面的綜合提高，才能將加工效率達到最大化。

參考文獻

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