機(jī)械制造中高速切削加工的應(yīng)用

摘要：高速切削加工是一種重要的機(jī)械制造技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械制造領(lǐng)域。高速切削加工技術(shù)不僅提高了加工的效率，還提高了機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量。通過深入分析機(jī)械制造中高速切削加工的應(yīng)用，不斷提高高速切削加工技術(shù)，從而推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展。本文分析了高速切削加工技術(shù)概述和高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，闡述了機(jī)械制造中高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；高速切削加工；復(fù)合材料

機(jī)械制造中高速切削加工的應(yīng)用，不僅能夠提高模具的精度，確保機(jī)械加工的正常使用和高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且有效地簡化機(jī)械制造的工作程序，提高工作質(zhì)量和效率，滿足機(jī)械加工的需要。機(jī)械制造中高速切削加工，推動(dòng)了機(jī)械制造領(lǐng)域的快速發(fā)展。

一、高速切削加工技術(shù)概述

高速切削加工技術(shù)是機(jī)械制造領(lǐng)域最重要的一項(xiàng)技術(shù)，集低耗、優(yōu)質(zhì)、高效為一體，高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，解決了機(jī)械制造領(lǐng)域的中一系列問題，和傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)相比，給進(jìn)速度、切削速度都有了明顯的提高，并且具有很高的加工精度。高速切削加工是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工作，主要由高速切削軟件系統(tǒng)、高速切削刀具、高效的刀具夾持系統(tǒng)等構(gòu)成。

高速切削加工技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)，工件變形小、切削力低、切削周期短、去除材料率高，高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用主要依據(jù)產(chǎn)品所需的幾何形狀和工件材料，在機(jī)械制造中高速切削加工技術(shù)也有很多的缺點(diǎn)，高速切削加工技術(shù)需要使用大量的刀具，由于速度過快，刀具的磨損嚴(yán)重，經(jīng)常需要高質(zhì)量的機(jī)床，最重要的是高速切削加工技術(shù)需要先進(jìn)的涂層材料和刀具材料。

二、高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用

1、航空航天工業(yè)輕合金的加工

在飛機(jī)機(jī)械制造業(yè)中，航空航天器加工制造最重要的目標(biāo)是減輕重量，以往是通過焊接或者鉚接方式組合構(gòu)件，用整體制造的方法將大量的細(xì)筋和薄壁復(fù)雜零件組合起來，將一個(gè)實(shí)心的毛坯進(jìn)行整體掏空和切除，去除75%以上的材料，這種切削方式的切除量非常大，浪費(fèi)了大量的機(jī)械材料，增加了很多的切削加工費(fèi)用，高速切削加工技術(shù)很好地解決了這個(gè)問題。

2、模具制造業(yè)

通常情況下，模具都是由高耐磨性能、高硬度的合金材料加工制造的，具有很高的加工難度，傳統(tǒng)的切削加工方式都是采用電火花，技術(shù)落后，難以保障生產(chǎn)質(zhì)量。采用高速切削加工技術(shù)加工模具，通過一次完成所有的精加工和粗加工，采用大進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速，極大地提高加工生產(chǎn)效率。

3、Ni基高溫合金

Ti 合金（Ti-5Al-5V）和Inconel 718零件的加工[1]，由于這些零件需要很高的加工精度，通常在加工過程中切削速度都很慢，如果采用高速切削加工技術(shù)，不僅能夠提高零件的加工質(zhì)量，還能夠極大地提高切削加工效率，減輕刀具磨損。

4、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在切削加工過程中，對刀具的磨損很嚴(yán)重，高速切削加工技術(shù)可以使用PCD的聚晶金剛石刀具，不僅可以保護(hù)刀具，還能夠有效地避免層間剝離問題，材料加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率較高。

三、機(jī)械制造中高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)

1、高速切削對機(jī)床的要求

機(jī)床是進(jìn)行高速切削加工操作的關(guān)鍵因素和首要條件，高速切削加工技術(shù)需要機(jī)床具有安全的防護(hù)設(shè)置、可靠的CNC控制性能、良好的隔熱性能和吸振特性、良好的床身剛性和較大的主軸功率、高動(dòng)態(tài)的主軸轉(zhuǎn)速和給進(jìn)驅(qū)動(dòng)等[2]。

2、主軸要具有大扭矩、大功率和高轉(zhuǎn)速

主軸是高速切削加工機(jī)床最重要的核心構(gòu)件，高速切削加工機(jī)床的主軸不僅轉(zhuǎn)速要很高，其運(yùn)行功率和傳遞扭矩也要很大，并且還要在高速切削加工過程中要保持良好的熱態(tài)特性和動(dòng)態(tài)。近年來，新潤滑技術(shù)和高精度陶瓷軸承的廣泛應(yīng)用，使高速切削加工技術(shù)的主軸轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到35000～50000r/min。當(dāng)前的高速切削加工機(jī)床的主軸多采用的是內(nèi)部冷卻循環(huán)、油氣潤滑、精密陶瓷軸承、內(nèi)置電機(jī)的密封結(jié)構(gòu)。

3、給進(jìn)速度高，確保固定數(shù)量的刀具每齒給進(jìn)量

高速切削加工技術(shù)需要很高的給進(jìn)速度，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)絲杠已經(jīng)不能滿足機(jī)械制造的要求，當(dāng)前很多高速切削加工機(jī)床都采用了大功率電機(jī)來直線驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌，將切削加工機(jī)床轉(zhuǎn)速從5m/min提高到85～125m/min[3]。

4、給進(jìn)系統(tǒng)具有很大的加速度

高速切削加工過程中，系統(tǒng)給進(jìn)機(jī)床的工作行程通常從十幾毫米到幾十毫米，在如此短的工作行程中，要確保穩(wěn)定可靠的高速切削，給進(jìn)系統(tǒng)不僅要有很大的給進(jìn)速度，還要具有很大的給進(jìn)加速度，最大程度地縮短啟動(dòng)-加速-停止的過程，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)可靠的切削加工。

5、走刀技術(shù)

高速切削加工技術(shù)在敞口型的模具區(qū)域，要盡量從模具的外型進(jìn)行走刀，結(jié)合模具材料的切削情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對于沒有敞口型的模具，可以采用螺旋形的走刀方式，從局部進(jìn)行切入，最大程度減少刀具的高速變向，高速切削加工選擇單一路徑或者回路路徑進(jìn)行切削，在換向時(shí)高速切削加工機(jī)床要緊急降速，再接著進(jìn)行加工操作。另外，由于高速切削加工機(jī)床具有很大的加速局限性，急動(dòng)或者急停會(huì)影響切削加工機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行，并且很可能因?yàn)槔痘蛘哌^切在模具拐角的位置發(fā)生咬邊。

結(jié)束語：

高速切削加工技術(shù)不僅能夠提高加工質(zhì)量，還能夠延長刀具使用壽命，提高加工效率，是現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域中一種重要的技術(shù)。通過分析和研究機(jī)械制造中高速切削加工的應(yīng)用，不斷改進(jìn)高速切削加工技術(shù)，有利于推動(dòng)現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 莫榮利，陳燦輝，鄧朝暉.超高速切削在降低軌道車輛用空氣彈簧摩擦因數(shù)中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造，2009（04）.

[2] 李天華.高速切削中刀具聯(lián)接系統(tǒng)應(yīng)力變形分析[D].大連理工大學(xué)，2003.

[3] 戴斌華.超薄零件數(shù)控高速切削工藝的應(yīng)用研究[D].西北工業(yè)大學(xué)，2002.