關于數(shù)控加工高速切削的影響因素分析

彭加國

摘 要：現(xiàn)階段，機械制造行業(yè)逐漸朝數(shù)控高速加工趨勢發(fā)展，相應提升了應用水平，促進了機械制造業(yè)當中加工質量和加工效率的發(fā)展。數(shù)控加工技術在實際應用期間會產生較多影響因素，主要為切削刀具以及毛坯制造技術等。基于以上方面，本文主要是探討分析數(shù)控加工高速切削的影響因素，希望能夠促進機械制造行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：數(shù)控加工；高速切削；影響因素

數(shù)控加工高速切削的主要作用在于能夠全面改善加工質量，提升工作效率。在我國制造行業(yè)當中也重點研究數(shù)控加工高速切削技術。我國生產制造行業(yè)在各行業(yè)領域當中占據(jù)重要位置，因此世界產業(yè)中心轉移只能夠向前端技術領域發(fā)展，所以對核心制造技術需要加強控制，這樣才能夠從根本上發(fā)揮出各項價值。

1 數(shù)控加工高速切削的關鍵技術

由于在實際應用當中該項技術具有較大的復雜性，會牽扯到切削機床，機理，刀具以及過程監(jiān)控等各個環(huán)節(jié)應用的軟件與硬件技術。隨著數(shù)控加工高速切削技術的不斷發(fā)展，在實際應用期間需要全面分析關鍵技術。

1.1 高速切削機理

采用高速加工技術對各種材料進行加工，會出現(xiàn)不同的切削力，機理以及切削熱變化規(guī)律等，還會出現(xiàn)刀具加工表面質量和刀具磨損等，因此需要深入研究和分析以上基礎性理論，這樣能夠有效確定高速切削工藝規(guī)范并選擇適宜的切削用量等，在制作零部件和加工材料時能夠給予相應的理論基礎，因此數(shù)控加工高速切削數(shù)據(jù)屬于原理技術。現(xiàn)階段，在高速切削生產當中，如何確定切削用量和切削工藝規(guī)范等已經成為難點問題，需要深入進行分析研究。

1.2 高速切削機床技術模塊

高速切削機床需要聯(lián)合使用CNC控制系統(tǒng)，快速進給系統(tǒng)以及主軸系統(tǒng)等。高速加工單元要求主軸單元能夠有效應用于高速工作條件下，通常情況下，主軸的轉速能夠達到每分鐘10萬轉左右，在如此高速轉動之下還能夠具備良好的熱態(tài)性能和動態(tài)性能。在高速切削機床技術當中主軸軸承是核心部件，高速機床的重要單元技術就是改進和提升主軸結構和性能，其次高速進給系統(tǒng)。提升機床主軸轉速能夠全面確保刀具每轉或者每齒的進給量保持一致，并且能夠提升機床進給加速度和空行程速度等。所以，機床進給系統(tǒng)必須在較短時間內進行移動和定位，為了實現(xiàn)以上要求，需要全面提升工作臺結構，伺服系統(tǒng)以及機床導軌等設備系統(tǒng)的要求，這樣才能夠對高速機床技術起到制約效果。

1.3 高速切削刀具技術模塊

在高速切削加工工藝系統(tǒng)當中主要包括工件，刀具以及機床等，其中最活躍的因素就是刀具，并且在高速切削加工期間切削刀具也屬于關鍵技術。隨著不斷提升的切削速度，逐漸提升了刀體結構，刀具幾何參數(shù)以及切削刀具材料的要求，也相應改變了刀具制造技術和切削刀具材料。在進行高速切削加工期間為了全面確保加工精度和生產效率，必須從根本上提升可靠性和安全性。所以，高速切削加工刀具系統(tǒng)需要滿足幾何精度，裝夾剛度，定位精度以及平衡狀態(tài)等。其次，需要最大限度降低刀體質量，改善刀具夾緊方向，這樣能夠相應降低高速旋轉期間的離心力，確保安全性。

1.4 數(shù)控高速切削工藝

作為新型切削方式，高速切削方式在生產加工期間沒有相應的參考實例，并且缺乏加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫和切削用量，因此當前影響關鍵技術應用的主要因素在于優(yōu)化工藝參數(shù)。其次，高速切削零件NC程序需要確保實際切削加工期間的載荷穩(wěn)定，然而大部分CNC系統(tǒng)當中的自動編程軟件都無法滿足該種要求，需要采用人工方式進行優(yōu)化補足，但是該種方式會降低高速切削的使用價值。因此為了確保切削數(shù)據(jù)滿足高速主軸功率曲線，需要應用新型編程方式，全面展現(xiàn)出數(shù)控高速切削的優(yōu)勢特點。

2 影響數(shù)控加工高速切削的各項因素

在進行數(shù)控加工高速切削工作時需要將精度控制在10?m左右，并且將其劃分為3個等級，主要包括普通級5?m-10?m，高精密級3?m-5?m，超精密級0.01?m。為了全面確保高速切削加工的高精度，需要采取各項措施進行優(yōu)化控制，主要影響因素包括機床，夾具，刀具以及工件等。

2.1 工件材料影響因素

在冶煉環(huán)節(jié)當中，工件材料如果產生雜質將會導致其出現(xiàn)硬質點，嚴重影響切削效果。在切削期間若出現(xiàn)振動將會導致刀刃崩損。在進行熱處理期間也會出現(xiàn)相應的硬度問題，如果完成粗加工之后需要利用淬火處理進行精細加工，工件在加工期間尺寸變形對其精度造成影響。

2.2 刀具影響因素

在進行高速切削加工時刀具影響作用也比較明顯。在實際切削加工期間如果刀具系統(tǒng)具有較大的離心力，就會產生強烈的振動效果，因此需要全面加強刀具系統(tǒng)的幾何精度，明確刀具重復定位精度。如采用7：24椎度刀柄系統(tǒng)在數(shù)控加工期間可能會導致剛性不滿足標準等問題，缺乏足夠的重復定位精度，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題。所以在進行高速切削時不能應用7：24錐度刀柄。在高速切削加工當中最常應用的刀具就是雙面接觸空心短椎刀柄HSK。

2.3 切削工藝影響因素

在數(shù)控加工高速切削操作當中，高速加工參數(shù)優(yōu)化、專業(yè)CAD編程以及工藝路線等共同組成切削工藝。將CAD編程作為案例分析，在實際編程期間需要將恒定刀具載荷作為編程原則，這樣能夠有效對刀具載荷沖擊力進行控制，還能夠對進給速率進行控制，實現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)程序處理速度。為了優(yōu)化CAD編程需要全面加強程序處理系統(tǒng)，之后改善各個程序段和圓弧過度段，這樣能夠對速度不均勻變化情況進行控制，全面降低銑削負荷的影響。在實際加工期間需要應用分層順銑方式，并且按照連續(xù)螺旋切向進刀方式，確保切削條件的穩(wěn)定性，提升高速切削精度。

2.4 機床影響因素

為了提升切削技術的精度，需要對機床結構和制造技術進行優(yōu)化處理，全面穩(wěn)定主軸系統(tǒng)。機床制造商需要應用全閉環(huán)伺服控制方式。隨著技術優(yōu)化的不斷發(fā)展，也促進直線電動機的發(fā)展，全面提升CNC機床的應用速率，全面改善伺服控制精度和相關精度。

現(xiàn)階段，高速機床系統(tǒng)的前饋控制速度和反應速度已經得到顯著提升。某些機床當中還增設了較多NURBS類型的插補曲線處理措施，其目的在于幫助用戶能夠更加簡便地優(yōu)化精度參數(shù)，加速度以及控制速度等。

在切削期間機床可能會由于受熱影響出現(xiàn)熱位移現(xiàn)象，這也會對精度造成較大影響。所以，在實際切削期間需要應用熱位移補償技術對其進行改善，由于熱條件會導致機械設備導致某些工件產生膨脹效應，所以導致工件出現(xiàn)熱行為與誤差之間存在較大關聯(lián)性。

機床會由于受熱不均出現(xiàn)熱誤差現(xiàn)象，在改善期間可以應用以下幾種方式。（1）控制和改善熱量問題，防止熱量流向機床周邊；（2）改良機床結構，全面降低機床的熱敏感性，對變形程度進行有效控制；（3）對移動工件進行熱補償操作。

針對以上出現(xiàn)的各項問題可以采用熱誤差補償方式，首先就是熱位移補償方式。由于主軸結構具有簡單的變形藝術，雙重冷卻油套會抑制熱變形，并將熱變形控制在最小范圍之內。其次就是熱位移補償分析，全面改良結構。對于數(shù)控機床主軸之外的結構可以應用熱量分布箱式組合形式，這樣能夠降低提升冷卻效果，并且對機床加工期間出現(xiàn)的升溫現(xiàn)象進行有效降低。

3 結束語

綜上所述，我國數(shù)控技術已經處于成熟發(fā)展階段，在各個行業(yè)領域得以廣泛應用。在機械加工領域應用數(shù)控技術能夠提升其生產制造水平。因此需要加強注重數(shù)控加工高速切削的設備刀具以及工件材料等，這樣才能夠從根本上提升機械制造行業(yè)的加工質量。

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