高速加工工藝制訂策略在數控銑技能大賽中的運用

摘要：高速加工是當前機械工業先進制造技術方面研究和應用的熱點之一在軍工、模具發動機等方面有良好的應用前景。在高速加工時，機床進給速度可達80m/min，甚至更高。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般數控銑床加工需要3h，在普通銑床加工需要8h。高速加工運用在數控銑技能大賽中，能有效的減少加工時間。作者結合自己的工作經驗，將告訴加工工藝制訂策略在數控銑技能大賽中的運用供大家一起探討和研究。

關鍵詞：高速加工;技能大賽;工藝策略中圖分類號：G718文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）18-0284-01全國職業學校技能大賽已連續舉辦多年了，多年來技能大賽競賽項目越來越廣，參賽學生越來越多，對中職學校教學改革的影響越來越深入，已形成"普通教育有高考，職業教育有技能大賽"的可喜局面。技能大賽制度的建立，按照"多元整合、政府統籌、企業支持，學校參加"的運行原則，通過校、縣、市、省、國家層層比賽，大賽已成為提高和評價職業學校教學質量，展示職業教育辦學成果的重要形式，對職業學校的教學起到鮮明的導向作用。以數控銑技能競賽項目來說，誰能在規定時間內加工出合格的零件，誰就能取得好的成績，如何提高加工效率一直是該項目指導教師研究和探討的問題。隨著科技的發展，實踐證明高速切削技術可以為我們提供高效率的加工速度。

高速切削加工作為模具制造中最為重要的一項先進制造技術，是集高效、優質、低耗于一身的先進制造技術。在常規切削加工中備受困擾的一系列問題，通過高速切削加工的應用得到了解決。其切削速度、進給速度相對于傳統的切削加工，以級數級提高，切削機理也發生了根本的變化。與傳統切削加工相比，高速切削加工發生了本質性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，留于工件的切削熱大幅度降低，低階切削振動幾乎消失。隨著切削速度的提高，單位時間毛坯材料的去除率增加，切削時間減少，加工效率提高，從而縮短了產品的制造周期，提高了產品的市場競爭力。同時，高速切削加工的小量快進使切削力減少，切屑的高速排除，減少了工件的切削力和熱應力變形，提高了剛性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，轉速的提高使切削系統的工作頻率遠離機床的低階固有頻率，而工件的表面粗糙度對低階頻率最為敏感，由此降低了表面粗糙度。

通過高速切削加工技術實踐應用，高速切削加工技術具有如下優勢：

(1)高速切削加工提高了加工速度：高速切削加工以高于常規切削10倍左右的切削速度對零件進行高速切削加工。

(2)高速切削加工生產效率高：用高速加工中心或高速銑床加工模具，可以在工件一次裝夾中完成型面的粗、精加工和其他部位的機械加工，即所謂"一次過"技術(One Pass Machining)。高速切削加工技術的應用大大提高了加工速度。

(3)高速切削加工可獲得高質量的加工表面：由于采取了極小的步距和切深，高速切削加工可獲得很高的表面質量。

既然高速加工能帶給我們帶來如此多的好處，在使用高速加工對零件加工時我們應該如何對工藝進行定制？工藝制訂策略有哪些？

在粗加工中，模具粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去除率，并為半精加工準備工件的幾何輪廓。同時可通過軟件等措施保持切削條件恒定，從而獲得良好的加工質量（例如，切削層面積和材料去除率，使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡，以保證刀具壽命和加工質量）。在半精加工中，主要目的是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻。如局部銑削工序的剩余加工余量取值與粗加工相等，該工序只用一把小直徑銑刀來清除粗加工未切到的角落，然后再進行半精加工；如果取局部銑削工序的剩余加工余量值作為半精加工的剩余加工余量，則該工序不僅可清除粗加工未切到的角落，還可完成半精加工。最后是精加工，減少抬刀、下刀的次數，保證零件達到合格。

策略一、工藝策劃者應在自動換刀系統中規劃好自己的刀具。加工余量的清除一般宜用不通系列的刀具分別進行粗加工、半精加工和精加工的分段處理，不應企圖用一把刀具一次完成加工。

策略二、采用工序集中的原則和合理工件裝夾位置和方式，力求一次裝夾定位完成工件的全部加工。

策略三、高速銑削加工中盡量采用順銑削，因為順銑時刀具切入工件的切屑厚度是由最厚而后逐漸變薄，刀刃受力狀態好，產生的熱量比逆銑時少，有利于延長刀具的使用壽命。

策略四、要保持金屬去除率恒定，在此條件下，宜用高切速、小切深（背切深度不宜大于0.2mm）進行加工，以保證切削載荷的恒定，獲得較好的切削熱轉移和加工質量。

策略五、要盡可能不中斷切削過程和刀具路徑；減少刀具切入切出工件的次數；盡量避免刀具的急劇轉向；在進退刀和從一個切削層進入另一個切削層時，應采用螺旋線、圓弧或斜線進出工件，以獲得相對平穩的切削過程。

策略六、加工凹凸角時應采用圓弧速度補償選項，調節刀具在拐角處的進給速度，但刀刃的切削速度仍保持恒定，以獲得光滑的表面。

策略七、在生成加工程序前應對刀具路徑進行優化，合并或取消那些零碎的、短的刀位軌跡，合理安排切削區域的加工順序，減少進退刀次數和空刀移動的距離等，在保證加工精度要求的前提下，盡量減少程序段數。

通中等職業學校開展技能競賽具有重要且特殊的意義，特別是大賽的主題內容不僅符合國家技能鑒定標準，還要體現企業、行業一線現代生產工藝，同時還要體現專業文化、文明生產、安全生產的規范要求，大賽不僅使參賽選手親身感受現代生產工藝，還采用賽程直播（直播視頻技術）、制作光盤等形式對外公開直播比賽過程，讓其他教師和學生了解觀看賽場整體情況、比賽過程和參賽選手的具體表現，從而使大賽達到了以賽促學、以賽促教的目的，提高了職教師生對大賽訓練和研究的積極性。大賽的工藝要求不僅要使學生掌握操作的基本技能、職業技能，更是有較高的拓展技能，這些綜合技能是傳統學科型教學模式無法培養的，將課程體系由"知識體系"轉變為"工作體系"，構建任務引領的教學模式才能適應大賽的人才選拔模式。

結束語：高速加工可以提高零件的加工速度，但數控技能大賽競爭激烈，數銑技能大賽培訓教師如何在進行對學生的賽前培訓時，還須有效的結合理論在實際加工中不斷訓練。

作者簡介:

謝秀連(1982.10-)女，現任廣西理工職業技術學學校機械系教師，助理講師。