探究高速切削加工技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用

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1、探究高速切削加工技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用　　摘要：高速切削加工技術(shù)是21世紀(jì)的一種先進(jìn)制造技術(shù)，有著強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。通過高速切削加工技術(shù),可以解決在數(shù)控機(jī)床常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題。本文就針對高速切削加工技術(shù)進(jìn)行簡要的分析，同時(shí)也探討了高速切削加工技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：高速切削加工技術(shù)；數(shù)控機(jī)床；應(yīng)用中圖分類號：C37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1、高速切削加工技術(shù)的概述所謂的高速切削（見圖1）是在傳統(tǒng)刀具切削的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型切削技術(shù)，因此高速切削具有傳統(tǒng)切削技術(shù)的特點(diǎn)和功能，但是高速切削技術(shù)在提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、

2、提高加工精細(xì)程度等方面要優(yōu)于傳統(tǒng)的切削技術(shù)。圖1高速切削6但是高速切削加工中的“高速”只是一個(gè)相對的概念，對于不同的加工方法、加工條件和工件材料，數(shù)控高速切削加工時(shí)所采用的切削速度是不同的，目前在國際上高速切削加工有很多的定義方式，比如德國Darmstadt工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與機(jī)床研究所提出：高于(5~10)倍的普通切削速度的切削加工則為數(shù)控高速切削加工。由于數(shù)控?cái)?shù)控高速切削加工能夠獲得很高的生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量和加工精度，因此受到了加工制造業(yè)的廣泛重視。而高速切削技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因?yàn)楦咚偾邢骷夹g(shù)涉及的領(lǐng)域大而廣，如機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的控

3、制系統(tǒng)以及刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等。因此，要想充分發(fā)揮高速切削技術(shù)的優(yōu)勢，需要對各領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行充分的考慮和定位，實(shí)現(xiàn)高速切削技術(shù)與各個(gè)子系統(tǒng)中相關(guān)控制指標(biāo)的結(jié)合，從而確保高速切削技術(shù)的可靠性。2、高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)高速切削技術(shù)是切削加工的發(fā)展方向，也是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。高速切削技術(shù)是切削加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，它隨著新技術(shù)、新材料及新工藝的發(fā)展而邁上更高的臺階。我國的高速切削技術(shù)起步較晚，直到二十世紀(jì)八十年代中后期，我國才開始注意到高速切削技術(shù)的巨大發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景，并著手開始研究。但是通過我國科技工作者的艱苦工作，各項(xiàng)高速切削技術(shù)都取

4、得了一些進(jìn)展，特別是適用于高速切削用刀具材料如陶瓷刀具材料、立方氮化硼刀具等的開發(fā)與應(yīng)用己形成一定規(guī)模。2.1、高速切削工作原理理6高速切削技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展是以高速切削機(jī)理為理論基礎(chǔ)的。通過對高速加工中切屑形成機(jī)理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質(zhì)量等技術(shù)的研究，為開發(fā)高速機(jī)床、高速加工刀具提供了理論指導(dǎo)。高速切削加工系統(tǒng)主要由可滿足高速切削的高速加工中心、高性能的刀具夾持系統(tǒng)、高速切削刀具、安全可靠的高速切削cam軟件系統(tǒng)等構(gòu)成，因此，高速加工實(shí)質(zhì)上是一項(xiàng)大的系統(tǒng)工程。隨著高速切削加工的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，對新型刀具材料的研究、刀具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、數(shù)控刀具路

5、徑新策略的產(chǎn)生和切削條件的改善等也有所提高。而且，切削過程的計(jì)算機(jī)輔助模擬技術(shù)也出現(xiàn)了，這項(xiàng)技術(shù)對預(yù)測刀具溫度、應(yīng)力、延長刀具使用壽命很有意義。2.2、高速切削機(jī)床高速切削技術(shù)自身也存在著一些急待解決的問題，如高硬度材料的切削機(jī)理、建立高速切削數(shù)據(jù)庫、開發(fā)適用于高速切削加工狀態(tài)的監(jiān)控技術(shù)和綠色制造技術(shù)等。高速切削所用的CNC機(jī)床、刀具和CAD/CAM軟件等，技術(shù)含量高，價(jià)格昂貴，使得高速切削投資很大，這在一定程度上制約了高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，一個(gè)國家高速加工的技術(shù)水平、很大程度反映在高速機(jī)床的設(shè)計(jì)制造技術(shù)上。在現(xiàn)代機(jī)床制造中、機(jī)床的高速化是一個(gè)必

6、然的發(fā)展趨勢。在要求機(jī)床高速的同時(shí)，還要求機(jī)床具有高精度和高的靜、動(dòng)剛度。2.3、高速切削刀具6切削刀具的性能在很大程度上會(huì)制約高速切削技術(shù)的應(yīng)用和推廣。目前，高速切削刀具的國產(chǎn)化也是機(jī)械制造行業(yè)急需解決的問題。而高速切削對切削刀具的典型特性或要求，對于高精度磨削，徑向跳動(dòng)低于3微米，盡可能小的凸出和懸伸，最大的剛性，盡可能小的刀具彎曲變形和大的芯核直徑。另外，盡量使用可轉(zhuǎn)位刀片的刀具，在刀片座和刀片上的保證跳動(dòng)量小的高精度，主刀片的最大徑向跳動(dòng)為10微米。適合淬硬鋼高速切削要求的牌號和槽形。2.4、高速切削工藝高速切削的工藝技術(shù)也是成功進(jìn)行高速加工的關(guān)

7、鍵技術(shù)之一。雖然高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工。但是對此操作必須擁有可靠的加工工藝，這主要包括加工軌跡的優(yōu)化、切削方法和切削參數(shù)的選擇、刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇。3、高速切削技術(shù)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中的技術(shù)要求3.1、采用電主軸作為數(shù)控機(jī)床的主軸。主軸單元的設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)高速加工的最關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域之一，同時(shí)也是高速加工機(jī)床最為關(guān)鍵的部件。高速切削機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床的關(guān)鍵在于高速主軸單元的設(shè)計(jì)，高速主軸單元的設(shè)計(jì)是進(jìn)行高速切削操作的核心部件。因此，主軸部件的設(shè)

8、計(jì)要保證具有良好的動(dòng)態(tài)和熱態(tài)特性，具有極高的角加減速度來保證在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升