數控高速加工技術分析

摘 要：21世紀我國社會進入了超速的發展時期，無論是經濟方面還是科學技術方面都得到了較高的發展水平，神舟9號的成功發射說明了我國的科學技術水平在不斷的增強，社會也在不斷的進步，在我國現代化建設的快速進程中，由于數控高速加工具有高效率、高精度、自動化程度高等特點，數控技術的高速加工是將來機械制造行業的重要基礎和關鍵技術。隨著科學技術的不斷發展與進步，人類的生活水平與日俱增，對機械產品的質量和生產率的要求也越來越高，開發高速加工設備和研究高速加工技術，是提高產品質量，縮短產品周期，降低加工成本，從而提高企業競爭力的重要途徑。接下來將著重介紹數控高數加工技術的應用和分析高速加工技術的特點。

關鍵詞：數控；高速加工技術；分析

1 數控高速加工技術應用

1.1 高速切削加工技術

高速切削加工技術是一項先進的切削加工技術，由于其切削速度、進給速度相對于傳統的切削加工大幅度提高，切削機理也發生了根本的變化，所以常規切削加工中倍受困擾的一系列問題，通過高速切削可得以解決。與常規切削加工相比，高速切削具有它的特點：（1）加工效率高，隨著切削速度的大幅度提高，進給速度也相應提高，單位時間內的材料切除率可達到常規切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削機床快速空行程速度的提高縮短了零件加工輔助時間，也極大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削熱對工件的影響小：高速切削中在切削速度達到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是徑向切削力降低更明顯。同時，95%-98%以上的切削熱被切屑飛速帶走，僅有少量切削熱傳給了工件，工件基本上保持冷態。因此特別適合加工薄壁類、細長等剛性差的零件和易于變形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振頻率遠離工藝系統固有頻率，不易產生振動；自由切削力小，熱變形小，殘余應力小易于保證加工精度和表面加工質量，因此采用高速切削常可省去車、銑削后的精加工工序。（4）可切削鈦合金、高溫合金等各種難加工的材料：航空航天等尖端部門的零件制造大量采用難加工的材料。例如鈦合金，這種材料化學活性大，導熱系數小，彈性模量小，因此剛性差，加工時易變性，而且切削溫度高，單位面積的切削力大，零件表面的冷硬現象嚴重，刀具后刀面磨損劇烈。若采用涂層整體硬質合金刀具高速切削鈦合金，切削速度可達200m/min以上（比傳統切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工質量都能獲得大幅度的提高。

1.2 數控車床加工技術

數控加工是指在數控機床上對零件進行加工的工藝方法。一般來說，數控車床加工技術主要涉及數控機床加工工藝和數控編程技術兩大方面，數控加工中地刀具、夾具等工裝也在其涉及的范圍內。數控機床運動的可控性為數控加工提供了硬件基礎，但是數控機床也是按照提供給它的指令（加工程序）來執行運動的，因此數控加工工藝的制定和零件加工程序的編制是實現數控加工的重要環節，是獲得合格零件的保證。特別是對于復雜零件加工，其重要性甚至超過數控機床本身。由此可見，數控車床加工技術一種能高效、優質的實現產品零件加工的有關理論、方法與實踐技術，是自動化、柔性化、敏捷化和數字化制造加工的基礎與關鍵。

1.3 數控快速點磨削技術

快速點磨削技術是由德國Junker公司在1994年開發的一種集CNC、CBN超硬磨料、超高速磨削三大先進技術于一體的高效率、高柔性先進加工工藝，主要是用于軸套類零件地加工。它采用超薄層CBN或人造金剛石超硬磨料砂輪，是新一代數控車削和超高速磨削的極佳結合，是目前高速磨削最先進的技術形式之一。快速點磨削主要有以下特點：（1）在磨削工件外圓時，工件的軸線與砂輪的軸線并不是始終處于水平狀態，而是在水平和垂直方向都旋轉一個角度，以實現砂輪與工件理論上的點接觸。通過數控系統控制這兩個方向的點磨變量角和X、Y方向的聯動速度來實現對不同形狀表面的加工。（2）快速點磨削砂輪采用超硬磨料CBN，這種材料具有高硬度，高耐磨性等特點，使砂輪的速度可以達到90-160m/s，從而保證快速點磨削具有較高加工效率。（3）通常快速點磨削砂輪采用CBN材料或者人造金剛石超薄砂輪，厚度只有4-6mm，這樣的薄砂輪可以大大減少砂輪質量，這不僅能降低砂輪的造價還能減少砂輪運轉時的不平衡度，從而降低運轉時施加在軸上的離心力。（4）Junker公司數控快速點磨削機床采用了多項專利技術，例如砂輪三點定位安裝系統，砂輪主軸電平衡自動控制系統，機密導軌系統以及砂輪在線修整技術，從而保證機床的加工性能。

2 數控高速加工技術分析

2.1 提高生產率

生產率與切削用量有著密切的關系。合理的切削用量是保證生產率的重要因素。相當于傳統加工方式用大直徑的刀具、大切深、大切寬的切削用量，而在高速加工方式下，都采用小直徑的刀具、小切深、小切寬、快速多次走刀來提高加工效率。高速加工的進給速度一般是傳統加工方式的5-10倍，材料去除率可提高3-6倍，從而大大地提高了生產效率。

2.2 改善加工產品的質量

由于高速加工的切削力大幅度減小，刀具和被加工零件之間的系統振動很小，容易得到很好的表面加工質量，可作為機械加工的最終精加工工序和鏡面加工。另外一方面，由于主軸轉速高，刀具和工件的接觸頻率大為增加，在加工表面產生高頻壓應力，從而大幅度減小加工表面的表面粗糙度、提高加工表面的接觸剛性和零件的耐磨性能。尤其是在模具行業，采用高速加工工藝，模具的平均使用壽命提高3倍。

3 結束語

機械制造業是一個國家最基本的行業，它的發展水平直接影響我國經濟水平，為了我國經濟的飛躍和國民生產總值的提高，國家對重大科技產業項目也越來越重視，綜合科學技術水平將日益提高，高速加工技術已經站在世界制造技術的頂端，因此高速加工技術在國內機械制造業將日趨實用和普及。數控高速加工技術以其高精度的高數加工特點受到了各個行業的青睞。就目前而言已經在航空航天、汽車行業和高精度的模具行業得到了廣泛的應用。

參考文獻

[1]朱曉春.數控技術[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]周正干，王美清，李和平.高速加工的核心技術和方法[J].航空制造技術，2000（3）.

[3]徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1991.

[4]王成和，劉克璋.旋壓技術[M].北京：機械工業出版社，1986.

作者簡介：張健菘（1993，10-），男，重慶人，本科學歷，現就讀于重慶工商大學機械工程學院，機械制造方向。