關于數控加工高速切削的影響因素分析

龐志剛

摘 要：數控數控高速切削加工技術以高效率和高精度為基本特征，是近多年來在世界上迅速崛起的先進制造技術之一。數控數控高速切削加工不僅可以大大提高生產效率，而且能夠顯著地提高加工表面質量。機械制造行業發展過程中，必然會朝向數控高速加工方向發展。應用水平不斷提升，使得在機械制造行業中，實際加工效率以及加工質量獲得發展。可以有效提升行業方面的經濟效益及綜合效益。

關鍵詞：數控加工;高速切削;影響

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。

一、數控加工高速切削的影響因素

1、工件材料因素影響。工件材料在冶煉環節中若出現雜質將直接會出現材料硬質點，使切削過程受到影響，一旦出現振動將會直接出現刀刃崩損危險。在熱處理環節中也會出現不同部位硬度問題，若粗加工后需要通過淬火完成精加工，其工件的加工尺寸的變形直接影響其精度。

2、刀具因素影響。高速切削加工會受到刀具系統應用影響，由于加工過程中刀具系統的離心力較大，且會受到較強烈的振動，因此對刀具的幾何精度要求較高，并確定其裝夾重復定位的精度。傳統7：24錐度刀柄系統在數控加工高速切削中有剛性不達標準的問題，其重復定位精度不夠，并存在其他方面穩定性不夠等問題，因此7：24 錐度刀柄則不應應用在高速切削中。現階段高速切削應用較為廣泛的刀具為雙面接觸空心短錐刀柄HSK。

3、切削工藝因素影響。在數控加工高速切削中其切削工藝主要由工藝路線、專業CAD/CAM 編程、高速加工參數優化等等。以專業CAD/CAM 編程為例，其編程過程中要始終以恒定的刀具載荷為原則，最大限度控制刀具受到的荷載沖擊，有效控制進給速率的變化，實現系統程序處理速度最優。優化CAD/CAM 編程的有效方法在于提升程序處理速度，通過對程序段的改善及圓弧過渡段的改善控制速度的不均勻變化，最大限度控制銑削負荷帶來的影響。要盡可能的應用分層順銑方式，以連續螺旋切向進刀或圓弧軌跡切向進刀，使切削條件達到一個穩定狀態，保障高速切削精度。

4、機床因素影響。在實現高精度切削等技術中，通過優化機床設計結構、制造技術、穩定主軸系統等都能夠產生至關重要的影響。機床制造商們更多的會選擇利用全閉環伺服控制方式進行制造。技術優化的直線電動機不斷向前發展，使得CNC 等機床在相應速率方面實現了提升。這樣也就改善了伺服控制精度以及相關內容的精度水平。當前，高速機床系統方面的反應速度以及前饋控速度等均明顯獲得提升。一些機床中甚至添加了NURBS 類型的插補曲線處理方式，目的是可以幫助用戶能夠更加簡單、直接的進行精度參數設計，控制速度以及加速度。機床在進行切削的過程中會因為受熱影響而出現熱位移的問題。這也是影響精度的重要因素，為此，可以利用熱位移補償技術進行改善。因為熱條件下會造成機械設備的工件發生膨脹，因此會造成熱的行為均屬與誤差產生因素。

二、數控加工高速切削加工工藝技術

數控高速切削加工是一個復雜的系統工程，涉及到切削機理、切削機床、刀具、切削過程監控及加工工藝等諸多相關的硬件與軟件技術，數控高速切削技術的實施和發展，依賴于此系統中的各個組成要素的，這些實現數控高速切削技術離不開的關鍵技術，具體體現在以下方面：

1、高速切削機理。有關各種材料在高速加工條件下，切屑的形成機理，切削力、切削熱的變化規律，刀具磨損規律及對加工表面質量的影響規律，對以上基礎理論的實驗和研究，將有利于促進高速切削工藝規范的確定和切削用量的選擇，為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎，屬于原理技術。目前，黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規范和切削用量的確定，是高速切削生產中的難點，也是高速切削加工領域研究的焦點。

2、高速切削刀具技術模塊。由機床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統中，刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進行的最關鍵技術之一。隨著切削速度的大幅度提高，對切削刀具材料、刀具幾何參數、刀體結構等都提出了不同于傳統速度切削時的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技術都發生了巨大的變化，高速切削加工時，要保證高的生產率和加工精度，更要保證安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系統必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復定位精度，裝夾剛度，高速運轉時良好的平衡狀態和安全可靠。盡可能減輕刀體質量，以減輕高速旋轉時所受到的離心力，滿足高速切削的安全性要求，改進刀具的夾緊方式。刀具系統的技術研究和發展是數控高速切削加工的關鍵任務之一。

3、數控高速切削工藝。高速切削作為一種新的切削方式，要應用于實際生產，缺乏可供參考的應用實例，更沒有實用的切削用量和加工參數數據庫，高速加工的工藝參數優化是當前制約其應用的關鍵技術之一。另外，高速切削的零件NC 程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩定，但是現在使用的多數CNC 軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一要求，需要由人工編程加以補充和優化，這在一定程度上降低了高速切削的價值，必須研究采用一種全新的編程方式，使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線，充分發揮數控高速切削的優勢。高速切削加工技術的發展和應用有賴于以上原理方面、機床、刀具、工藝等各項關鍵單元技術的發展和綜合。

總之，數控技術能夠在我國獲得全面發展，被廣泛應用在各行各業中。加強對此項技術進行推廣，能夠極大程度上實現我國機械加工領域的水平提升，不斷降低成本，更進一步促進高新技術領域的發展。高度重視以及加強對數控告訴切削適應性強的工件材料、設備刀具等的研究與開發十分必要，只有這樣才能夠更好的實現我國機械制造行業加工效率以及質量的提升。

參考文獻

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