探究高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的應(yīng)用

吳波

摘? ?要：隨著科技不斷創(chuàng)新，我國(guó)制造業(yè)也迎來(lái)新發(fā)展。數(shù)控銑削作為機(jī)械加工中最常用的加工方法，在生產(chǎn)中起著重要的作用。傳統(tǒng)的數(shù)控銑削技術(shù)已不能適應(yīng)快速發(fā)展的機(jī)械制造業(yè)，應(yīng)繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的加工技術(shù)。高速動(dòng)態(tài)加工作為最新的數(shù)控編程加工技術(shù)，將其應(yīng)用于數(shù)控銑削中具有極其重要意義?；诖?，本文首先介紹高速動(dòng)態(tài)加工技術(shù)，并分析該技術(shù)優(yōu)勢(shì)，旨在探討高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)態(tài)加工? 數(shù)控銑削? 加工效率

中圖分類(lèi)號(hào)：TG54? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（c）-0060-02

數(shù)控銑削中的高速動(dòng)態(tài)加工技術(shù)，作為一種新的加工技術(shù)，它是在傳統(tǒng)數(shù)控銑削的基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)形成的，并且在機(jī)械加工過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。高速動(dòng)態(tài)加工應(yīng)用了新的加工理念，其與傳統(tǒng)加工理念相比有較大改變，這一新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高數(shù)控銑削的加工效率和降低加工成本具有十分重要的意義。

1? 高速動(dòng)態(tài)加工

高速動(dòng)態(tài)加工是一種新的編程加工策略，它主要是利用刀具側(cè)刃來(lái)切削工件，借助高速機(jī)床的高轉(zhuǎn)速、高速進(jìn)給以及加工過(guò)程中吃刀量的穩(wěn)定性，能在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到快速去除材料目的，從而提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)意義上的制造業(yè)多以人工手動(dòng)操作為主，隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展、進(jìn)步，制造業(yè)開(kāi)始由“制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸窃臁?，而?shù)控技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)“智造”的重要手段。其中，數(shù)控銑削已經(jīng)成為了新時(shí)期備受重視的加工方式。傳統(tǒng)的加工刀路策略，大都用刀具的底刃來(lái)切削工件，加工效率較低，已不能適應(yīng)新時(shí)期制造業(yè)的發(fā)展需要。而高速動(dòng)態(tài)加工作為新時(shí)期最新的數(shù)控編程加工技術(shù)，較傳統(tǒng)加工技術(shù)有了較大改進(jìn)和突破。高速動(dòng)態(tài)加工技術(shù)在高速機(jī)床和高硬刀具的配合下更能突出速度優(yōu)勢(shì)，尤其是在高速動(dòng)態(tài)粗加工中優(yōu)勢(shì)更加明顯。通常在零件加工時(shí)，傳統(tǒng)的編程刀具路徑中，刀具負(fù)載穩(wěn)定性較差，在刀具路徑有急轉(zhuǎn)彎時(shí)比較容易出現(xiàn)機(jī)床振動(dòng)加劇現(xiàn)象，以及由于刀具受力的急劇變化引起的刀具快速折損現(xiàn)象，導(dǎo)致工作效率低下。而高速動(dòng)態(tài)加工理念下的刀具路徑則是在原先刀具路徑的基礎(chǔ)上加入幾何算法，通過(guò)對(duì)刀具路徑的優(yōu)化（如盡量避免刀具路徑的急轉(zhuǎn)彎、盡量避免滿(mǎn)刃切削、盡量保持均勻的吃刀量等等），保證了整個(gè)切削加工過(guò)程中機(jī)床負(fù)載和刀具受力的穩(wěn)定性，這點(diǎn)對(duì)于保護(hù)機(jī)床導(dǎo)軌、絲杠，延長(zhǎng)刀具使用壽命及提高加工效率，至關(guān)重要。

2? 高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

2.1 刀具方面

隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工刀具已不再符合高速加工的要求，應(yīng)用更多的是適合高速動(dòng)態(tài)加工技術(shù)的刀具，該類(lèi)刀具硬度高，耐磨耐高溫，具備了優(yōu)良的力學(xué)性能，符合高速動(dòng)態(tài)銑削技術(shù)特點(diǎn)，更好的適應(yīng)了新時(shí)期制造業(yè)的要求。

2.2 機(jī)床性能方面

高速加工機(jī)床為了適應(yīng)高速加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速高以及機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件加速度高等要求，開(kāi)始對(duì)機(jī)床剛性、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、導(dǎo)軌強(qiáng)度等提出了更高的要求。如機(jī)床剛性不足、主軸穩(wěn)定性差，在高速動(dòng)態(tài)數(shù)控銑削加工過(guò)程中很容易出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，如銑削平面出現(xiàn)明顯刀痕、銑削曲面出現(xiàn)凹點(diǎn)、銑削陡斜面出現(xiàn)彈刀等問(wèn)題?，F(xiàn)階段，隨著高速動(dòng)態(tài)銑削加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，高速加工中心機(jī)床具備了卓越的系統(tǒng)功能、良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，能夠?yàn)榧庸じ哔|(zhì)量的零件提供保證。為適應(yīng)高速動(dòng)態(tài)銑削加工技術(shù)，除需對(duì)主軸單元和進(jìn)給系統(tǒng)做出改進(jìn)調(diào)整之外，導(dǎo)軌和絲杠的剛度、強(qiáng)度也要相應(yīng)提高，使其更適合高速運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)床在高速加工中的跟蹤誤差趨于最小值，以達(dá)到較高的加工精度。

2.3 加工速度方面

高速動(dòng)態(tài)加工在整個(gè)加工過(guò)程中，力求全程順銑、吃刀量和刀具受力保持均勻、以及刀具路徑在進(jìn)退刀和拐角處保持刀路圓順等，以換取更高的加工速度。將其應(yīng)用于數(shù)控銑削中，可以將高速與數(shù)字化仿形技術(shù)相結(jié)合，能有效減小動(dòng)態(tài)刀路軌跡誤差，還能在高速進(jìn)給的狀態(tài)下取得較高的加工精度，從而保證加工質(zhì)量，提高加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3? 高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的應(yīng)用

以圖1為例，通過(guò)對(duì)圖1工件進(jìn)行編程，分析高速動(dòng)態(tài)加工在數(shù)控銑削中的具體應(yīng)用。

該工件為45#剛材料，加工部分屬于封閉式內(nèi)腔挖槽加工，如果采用常規(guī)的挖槽方式進(jìn)行分層銑削，則開(kāi)粗加工時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，而采用高速動(dòng)態(tài)加工方式開(kāi)粗則可大大縮短加工時(shí)間，提高加工效率。

刀具設(shè)定是數(shù)控銑削中較為重要的部分，加工刀具的選擇關(guān)系到整個(gè)數(shù)控銑削的加工效率和加工質(zhì)量，刀具的切削性能對(duì)切削效率的高低和加工質(zhì)量有很大的影響。比如在加工硬度較高的材料（如模具鋼之類(lèi)）時(shí)，這就需要加工刀具必須具備較高的精度、剛度、強(qiáng)度以及耐用度，尤其是在高速動(dòng)態(tài)銑削加工中，刀具須具備良好的耐高溫性、耐磨性等特性，使其即使在高強(qiáng)度的加工狀態(tài)下也能保質(zhì)保量的完成銑削加工。以圖1為例，在該零件的開(kāi)粗加工過(guò)程中，考慮到加工深度為15mm、材料為45#鋼、圖形中最小圓角半徑為R6等具體因素，再考慮到高速動(dòng)態(tài)加工的加工原理和刀具路徑特點(diǎn)，決定采用8mm直徑的4刃平底鎢鋼銑刀進(jìn)行開(kāi)粗加工。理由分析：如果選用16mm直徑的4刃平底刀進(jìn)行開(kāi)粗，則后續(xù)需對(duì)工件進(jìn)行二次開(kāi)粗，這將大大的增加了加工時(shí)間;從動(dòng)態(tài)加工刀具路徑模擬結(jié)果也會(huì)發(fā)現(xiàn)，在相同的進(jìn)給速度和相同的吃刀量的情況下，用16mm直徑的刀和用8mm直徑的刀在開(kāi)粗的加工時(shí)間上相差無(wú)幾，而且16mm直徑鎢鋼銑刀的刀具價(jià)格遠(yuǎn)高于8mm直徑鎢鋼銑刀的刀具價(jià)格。由此可以看出，無(wú)論是從加工效率還是從加工成本方面考慮分析，與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，高速動(dòng)態(tài)加工技術(shù)在數(shù)控銑削的應(yīng)用中都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上，動(dòng)態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用，減輕了機(jī)床以及刀具的負(fù)載，既能保護(hù)機(jī)床的導(dǎo)軌、絲杠，又延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，達(dá)到了提高加工效率和降低生產(chǎn)成本的目的。眾所周知，效率和成本直接關(guān)系到企業(yè)的生存與發(fā)展，這些因素就成為高速動(dòng)態(tài)加工能被廣泛應(yīng)用到數(shù)控銑削當(dāng)中的根本原因。因此，我們應(yīng)重視起來(lái)，善于借助新技術(shù)，更多的投入到高速動(dòng)態(tài)加工的研究與應(yīng)用中，提高數(shù)控銑削的加工效率和加工質(zhì)量，從而促進(jìn)機(jī)械加工制造業(yè)的更快發(fā)展。

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