機械制造中數控高速切削加工工藝的實踐

張碧清

（福建林業職業技術學院，福建 南平 353000）

數控高速切削目前在機械制造業得到了普遍運用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工數控操作來提高機械制造效率，合理地選用道具。高速切削工藝主要通過數控編程來進行操控的，注意切削用量，以合理的速度、較高的操作工藝來進行機械切削加工制造，在應用高速切削技術的基礎上，不僅提高了機械制造速度，還將現代操作工藝的優勢得到了很好地體現。因此目前高速切削工藝在國內機械制造業得到了廣泛運用，將這種工藝用在難加工材料、復雜曲面、薄壁件等的切削加工環節，更好地發揮了高速切削工藝的優勢。

1 機械制造中數控高速切削加工的現狀分析

在新時期下，難加工材料的切削環節積極運用了高速切削工藝，促進了電火花加工成型，為后期的手工研磨以及拋光等工作打下了穩定基礎。但是在實際工作中相應的操控人員沒有及時了解市場需求，沒有考慮到市場需求的多樣化，產品更新的周期縮短，現階段面臨著嚴峻的市場競爭壓力。產品的生產周期由過去的90天變為現在的20天試模，由于模具生產精度不高，無法保證產品及時上市，導致了行業的市場壓力大，不利于機械制造業的更好發展。

2 關于高速切削加工工藝的解析

2.1 高速切削加工工藝介紹

高速切削加工工藝是由英國物理學家首次提出的，其主要目的是：提高切削速度、避免切削變形、提高了切削質量，有效促進機械制造業的穩定發展。高速切削工藝可以被用在高難度的加工環節，對一些難加工的材料，如：淬硬鋼、不銹鋼、高錳鋼、復合材料等，將高速切削工藝應用在這些材料的切削加工過程中，使得相應材料的切削率提高了三到五倍。機械制造中，高速切削工藝是效果最佳的制造技術，因此在整個行業具有很高的應用價值。比如在模具制造中積極應用了高速切削工藝，使其具有了精度高的特征，高效的完成了精加工，不需要進行手工研磨和拋光就可以達到最佳的切削效果。

2.2 高速切削的主要優勢

（1）加工工藝的優勢。將高速切削工藝應用在機械制造中，不僅提高了加工效率，還有效縮短了工件加工時間，保證在最短時間內完成加工任務。給企業帶來更大的利潤，同時采用高速切削工藝生產的產品不論是表面形狀精度、尺寸精度，還是粗糙程度都具有一定優勢，可以滿足機械制造的基本要求。

（2）機械加工精度的優勢。在機械制造相關工作中應用高速切削工藝不僅降低加工精度，還大大提升了加工質量，以此方式將高速切削工藝在加工精度方面的優勢更好的體現出來。比如在高速切削環節，切削力較小，同時工件發生形狀變化的可能性很小，積極采用高速切削工藝進行加工，有效降低了工件受熱量，避免工件高溫受熱后發生變形。通過了解高速切削工藝的優勢，相關作業人員提高了對這種工藝的認識，目前該工藝在機械制造中的加工環節得到了廣泛應用。

3 機械制造中數控高速切削加工工藝的實踐

3.1 高速切削加工工藝應用的條件

高速切削工藝可以完成高難度的材料加工，在應用高速切削工藝的過程中首先要明確高速切削加工工藝應用的條件，在此基礎上，掌握高度切削工藝的技術要求，設計出合理的數控機床，從而確保了切削加工工藝的高效運行，提高了機械制造加工效率。

（1）主軸部件設計：在數控機床中，主軸部件作為主要構成部分，也是機床運行的執行件。比如借助主軸部件來支撐工件，促進了切削加工工藝的順利完成，提高了切削載荷力，因此說，主軸部件對加工質量以及數控機床的性能都產生了直接影響。主軸部件設計作為數控機床順利運行的前提，必須要積極設計主軸部件，以此來提升加工效率，確保旋轉剛度、精度和抗振性，合理的控制熱變形，更好地保持精度。

（2）配套道具：提前準備好配套的道具是數控機床高速切削加工工藝應用的主要條件，積極設計數控機床配套道具。要求道具有很好的耐磨性，剛度要達到要求，輕度和任性足夠。在數控高速切削加工中必須要有良好的耐熱性和熱物理性能，能夠有效沖擊熱能，在市場上常用的數控加工配套道具有：涂層刀具、陶瓷刀具、金剛石刀具等。

3.2 數控加工編程技術的應用

積極摒棄傳統的工藝方式，如在現階段的數控高速切削加工中應用編程軟件，工藝過程繁雜，具有很高的計算精度，計算速度更高、更準，插補功能不可替代。在應用編程技術的過程中，有效提高了加工速度，確保了切削深度，及時改變了以往的加工策略，從而構建了有效、安全、準確的道具加工路徑，確保了工件表面精度。提升高速切削工藝，比如在數控高速切削加工中，積極采用等體積切削法來保持了切削厚度，確保了切削體積恒定，通過借助螺旋線方向來找到切入點，使得刀具軌跡平滑。提高了加工質量，工件精度較高，盡量減少了刀具切入次數，提高了加工效率，避免了熱變形。

3.3 明確高速切削加工方案

（1）構建加工控制系統。積極根據零件的精度要求來構建工藝系統，積極了解刀具狀況，對零件加工順序以及加工流程進行合理掌控，及時做好精加工規劃。比如在粗加工環節，以最快速度和最短時間來切除工件表面的多余材料，更好地滿足了表面質量和輪廓精度的基本要求。促進了數控機床的穩定作業，在應用高速切削工藝的環節有效避免了切削方向和荷載變化，采用大切削間距來進行切削加工，促進了高速切削工藝的有效應用。

（2）制定了切削加工方案。比如及時明確了高速切削加工方案，首先設計了初始優化模塊，使其具有了數據傳輸功能，及時完成相關試驗，采用經典非線性模型來構建高速切削加工體系，達到了最佳的最優結合，在數據傳輸中，及時準備了高速切削相關數據。確定切削參數，及時完成試驗設計，及時優化切削加工工藝，及時采集相關的工藝參數，掌握加工過程的實際狀態，及時繪制加工示意圖，根據實際情況來調整加工工藝，確保了加工工藝更好的滿足了高速切削的工藝需求。

（3）控制過程數據。積極進行加工過程的數據控制，提高數據處理功能，在此環節采用過程控制分析法來掌握高速切削加工工藝的運行狀態。分析過程控制圖，積極進行過程解析，研究過程能力，提高過程控制質量，采取科學、合理的措施來消除故障問題，保持了過程控制的安全性。將相關的過程控制數據及時發送給統計過程控制模塊。

3.4 高速切削工藝的注意事項

在高速切削加工的過程中，由于加工速度較快，因此一旦出現急停、急動等操作都會影響加工精度，因此需要將粗加工、精加工、鏡面加工等作為一個整體，做好統籌規劃，只有這樣才能實現對切削工藝的有效調整和優化。以刀具切入和切出等方式來確保高速切削加工質量，盡量避免刀具轉向,自覺遵循高速切削加工工藝的基本原則，保證切削過程和刀具路徑不中斷，明確刀具路徑，從而有效減少了刀具的切入次數，確保整個切削過程的有效性。合理選擇刀具，在平面加工環節，經常采用的是立銑刀，在對立體型面進行精加工的環節及時選用了玉米銑刀、環形銑刀、球頭銑刀等變斜角輪廓的刀具，在自由曲面的加工環節，為了確保曲面加工精度，需要考慮球頭刀具切削速度的問題，采用頂端密距來進行工件加工。

3.5 高速切削過程實例分析

在數控高速切削加工中，刀具要從刀點位置開始，逐漸向結束加工部位行進，在設定的路徑上運行，在同一零件加工中，走刀方式不同，因此相應的零件切削尺寸也不同，這對加工效率產生了直接影響。注意走刀方向，避免設備損壞，減少刀具的移動時間，積極使用表面平滑的道具來進行數控高速切削，如作業人員采用分層切削法進行，在加工區域一次進刀，從而生成了連續光滑的道具路徑，減少了刀路的移動次數，還能對陡峭和關鍵部位進行分別處理，不抬刀情況下實現了對刀具路徑的合理優化。如模型鋼尺寸為HRC54，最小半徑4mm，尺寸為320mm×260mm，在高速切削環節，其最大加工深度達到24.8mm，在整個結構中都采用的是數控高速切削法來進行，更好的確保了加工精度。在粗加工環節，采用順銑方式進行，做到了一次性開粗，沿著平行輪廓方向進行切削加工，借助封閉式螺旋刀具來進刀，及時完成了高線加工，同時以最快速度將多余量切除，大大提升了加工速度。為此次加工創造了有利的加工條件，認真規劃了進刀路徑，在半精加工中，積極對開放區域進行補刀，將整個切削工藝都控制在標準范圍內。

4 結語

將高速切削工藝應用在切削加工過程中，使得相應材料的切削率提高了3～5倍，提升高速切削加工的有效性和安全性。構建加工控制系統，制定了切削加工方案，減少刀具的移動時間，積極使用表面平滑的道具來進行數控高速切削，更好的確保了加工精度，盡量避免刀具轉向,自覺遵循高速切削加工工藝的基本原則，保證切削過程和刀具路徑不中斷，將高速切削工藝得到很好運用。