數控高速切削加工技術在機械制造中的應用

侯志丹

（漯河技師學院，河南 漯河 462000）

經濟發展推動了社會生產的變革，從社會生產的角度看，人們對機械加工制造的效率和精度要求也在不斷提升，傳統的生產加工模式已經不適應現代生產發展，在新形勢下面對新的需求，只有不斷進行生產力變革，才能更好地推動技術創新發展，實現人類發展跨越。依靠傳統技術不能解決現代的問題，只有創新，研究新的機床加工模式技術，才能更好地適應未來發展，滿足現有的需求。在創新理念的推動下，數控高速切削技術已經進入到生產加工的領域，其集能耗低、切削速度快、精度高、綠色環保和切削功能良好等優點使其在制造業領域發揮出了作用，作為一體化技術，已經成為機械加工中最為重要的技術，從根本上推動了我國的機械制造行業不斷發展。

1 數控高速切削加工技術的優勢

1.1 提高加工精度

機械制造精度在加工制造中尤為重要，高速切削加工中，切削深度、切削寬度和切削力都很小，大大降低了刀具、工件的變形，保證了尺寸的精確性，而且切削層破壞和殘余應力都較小，可以保證工件的高精度。通過數控高速切削加工技術應用，不僅有效提升了加工效率，并且整體加工出來的產品精度更好，在生產加工過程中，通過技術控制，能夠保證成功率，避免出現不必要的浪費，節省了材料與成本。機械制造加工中使刀具的定位更加精確，為后期的加工環節提供了可靠保障。

1.2 有效簡化加工工序

機械加工是一項復雜的作業，在傳統切削工作中，整體工序復雜，生產過程中，如果加工工藝不適合，往往會導致加工的失敗，影響生產進度與質量。傳統銑削加工，加工后再淬火，易引起工件變形，需要后續手工修正或采用電加工最終成形，而高速切削加工可以直接加工淬火后的材料，工件變形很小，減少或免除了人工光整加工。數控高速切削加工技術的應用，大大提高了傳統切削技術的效率與質量，從加工工序上看變得更加簡單，各個流程通過精心的設計，能夠保證精度要求，在生產加工過程中，能夠自動監控，工序簡化，整體的加工時間縮短。

1.3 用于加工遇熱變形材料

在生產制造業中，還會遇到各種熱變形材料的加工，在這樣高難度的加工生產中，如果是傳統工藝，很難保證材料不變形，而高速切削加工技術使切削力大大減少，產生的切屑可以快速排除，減少了熱應力變形和摩擦，解決了材料熱變形的問題，有效保證了加工產品的質量，對剛性差和薄壁零件的切削加工質量也得以保證。數控高速切削加工技術的應用，能夠做好散熱，確保工件熱量達到最高限要求，有效保證了材料的穩定性，大大降低材料變形的程度。

1.4 加工材料適用性強

傳統的加工技術受到刀具與材料的影響，其加工的范圍受到一定的限制，而通過高速切削技術的應用，進一步擴展了加工生產的范圍，數控高速切削技術對加工難度較大的材料凸顯了優勢。數控高速切削加工技術是通過自動化的操作來完成加工，各流程都是后臺計算機控制，在后臺，能夠監控機床加工的速度與效率，實現全自動的智能控制，通過對不同材料刀具的選擇，能夠有效減少刀具磨損的問題，確保生產的連續性和穩定性，使加工生產過程更加安全，甚至可以加工具有復雜型面、硬度比較高的汽車零部件。

1.5 有助于提高加工速度

傳統的加工工藝速度得不到保證，而通過數控高速切削加工技術應用，能夠確保切削速度，其整體運轉的能力較強，大大突破了傳統切削技術時間要求，與傳統技術相比，這種新型技術速度高出傳統技術5～8 倍，縮短機械設備非切削空行時間，從根本上實現了加工時間的有效控制，特別是在汽車模具機械加工工作中，可以在工件一次裝夾中完成型面的粗、精加工，其整體效率有了質的提升，保證了生產安全，確保了設備穩定運行。

2 影響數控高速切削加工技術的幾種因素

2.1 工件材料的影響

數控高速切削加工技術雖然應用較廣，但是在實踐過程中，也受到各種條件的限制，只有掌握應用的環境，才能更好地保證工件和刀具不損壞，提高設備的運轉效率。機械制造加工是制造業的關鍵，在生產過程中，加工的工件材料對技術影響最大，工件的強度、硬度和導熱系數等影響切削力、切削變形、切削熱和刀具耐用度等，很多的工件都是先粗加工后再精加工，如果工件材質不適合加工要求，受工件材料影響就會造成工件變形，影響整體的切削加工精度。為了提高生產質量，需要在合適的切削條件下加工，保證數控高速切削加工技術的實踐應用，合理的工件材料與采用合理的切削用量，才能更好地提升切削加工水平，發揮出技術的最大功用。

2.2 刀具的影響

雖然是先進的加工流程，但是在加工中也會使用到大量的刀具，特別是對數控高速切削加工技術而言，如果刀具選擇不當，利用不合理，則會導致生產質量與安全的問題，不利于生產順利進行。刀具系統在高速運轉下，其離心力加強，切削加工環節中如果運轉速度加快，很容易產生強烈振動，損壞刀具、影響質量。傳統7∶24 錐度的單面夾緊刀柄系統，已不適應高速切削要求，需要開發與之適應的刀具系統，比如使用雙面接觸空心短椎刀柄HSK 才能達到高速切削的基本要求。

3 數控高速切削加工技術在機械制造中的應用要點

3.1 刀柄與刀具的應用

“三分技術七分刀”，不論是傳統技術還是數控高速切削加工技術，切削加工對刀具的要求非常嚴格，為了更加體現技術優勢，加工前，就要對刀具的種類、性能、用途和刀柄特征有一個全面而詳細的了解，根據不同的加工要求，使用不同的刀具，這樣才能更準確地提升機械切削加工精度，確保加工部件的質量。設備運行中，會產生離心力、振動，不利于系統的穩定，如果刀具不符合要求，則會在離心力作用下出現偏差，導致安全事故，影響加工質量，通過正確選擇刀具，提升經濟效益。

3.2 高速機床的應用

制造業對精度的要求非常高，只有滿足生產的要求，才能保證產品質量與安全。為滿足質量標準要重視數控高速切削加工技術應用的整合，高速切削加工需要有與之配備的高速機床，大大提高效能，使用過程中需要和CNC 技術、微電子技術、計算機技術及人工智能技術相結合，并與機械加工工藝緊密結合，以此，滿足機床系統設置需求，通過嚴密的設置，保證加工的整體效率與質量。機械制造對機床系統剛度要求高，一定要掌握機床系統性能，選擇合適的驅動器，通過設備的有效配合，發揮最大的功能，合理控制驅動器供給速度才能保證加工的質量。刀柄、主軸剛度是否符合速度要求，也是關鍵的問題，要嚴格控制高速加工過程中主軸轉速，合理調整好刀柄和主軸間隙，以此，保證高速切削加工質量。

3.3 高精度技術的應用

在社會生產制造領域，高精度加工是機械制造的重要方面，和傳統切削加工技術相比較，數控高速切削加工技術應用更加能夠體現精度成果。因為數控高速切削加工技術融入了高速運算數控元素，在各個流程中實現了自動化，通過精密儀器的調節，能夠保證每一個細節的精度，以此，提高成品精度，保證了加工質量和效率。高精度加工中對設備的要求比較高，通過現代技術應用，降低了機械變形概率，確保了設備的穩定性，保證切削加工精確度符合設計規格。

3.4 數控高速切削加工技術中的數控編程

數控高速切削加工技術在實際應用中，不但需要對機械硬件合理配置，更需要在軟件應用上體現效果，數控編程是對一個工件的加工流程設計，要根據不同的工件大小、尺寸和精度要求，做好數控編程，配備合理的刀具，保證精度與安全性，有效提高加工工件的精度。編程時，要了解機床與刀具的性能，考慮到各部分的過切現象，通過科學合理的設計，避免工件和刀具同夾具間的相互干涉與碰撞，保證刀具安全，提高加工精度。編程并非簡單的機械化與計算機配合，在整體編程過程中，需要考慮的問題較多，要顧及到各個方面對生產的影響，切削載荷恒定狀態才能保證生產的穩定可靠，以此，確保適中恒定狀態，謹慎使用仿形加工，多用分層加工，保證了有效恒定效果，編程過程中，要保證刀具平滑切入，避免出現偏離軌道的現象，要充分實現刀具的軌跡跟蹤，確保平滑過渡。實際應用中，螺旋軌跡走刀方式最為貼切。在保證加工速度的同時，保證整體產品質量，切削用量的控制至關重要，要設計合理的流程，避免切削振動，如果進給量過大則產生振動，不利于產品的精加工，要做好編程設計，才能保證加工過程處于平衡狀態，滿足加工部件表面標準要求。

3.5 切削液在數控高速切削加工技術中的應用

數控高速切削加工過程中，會產生一定的熱量，要充分釋放熱量，進行必要的冷卻，才能保證設備的運行安全，提高生產效率與產品質量，切削液發揮著至關重要的作用。切削液在加工過程中的功能就是降低溫度、潤滑刀具、減小摩擦、清洗與排屑等。實踐證明：選用合適的切削液，能降低切削溫度60～150 ℃，提高表面粗糙度等級1～2 級，減小切削阻力15%～30%，能成倍延長刀具壽命，并能把切屑和雜質從切削區域沖走。切削液種類繁多，性能各異，應根據工件材料、刀具材料、加工性質和加工方法等具體情況合理選用，若選擇不當，則達不到應有的效果。選用切削液時，一是不可用有毒切削液，否則會損害相關操作人員身體健康；二是不可用易燃切削液，機械制造不僅是物理的運動，很多的設備都是由電器設施來帶動的，在使用過程中，如果電線年限過長老化，在高強度的加工狀態下，會出現燃燒事故，切削液如果是易燃品，那么加工過程中產生的熱量，到達一定的溫度，也會出現燃燒風險，導致生產事故的發生；三是不選用腐蝕切削液，切削液腐蝕性過強，則會導致設備的腐蝕，特別是設備的橡膠部件，易被腐蝕損壞，不利于設備的精度運轉，同時，機器表面涂層也會在腐蝕中產生脫落，致使機器破損；四是不用變質冷卻液，變質冷卻液起不到作用，影響設備的穩定運行。

4 機械制造中數控高速切削加工技術的保障措施

4.1 定期做好設備的維護保養

要想應用好數控高速切削加工技術，則需要做好日常的保養與維護，以此更好地提高設備的運行效率，保證加工的質量。設備在日常運行中故障是難免的，要通過良好的保養，減少出現問題的次數，如果設備出現小的故障沒有被及時發現，則會在后期的運行中出現大的故障，導致設備整體停止作業。相關設備操作人員要在使用過程中，不斷發現問題，做好日常的檢測與維護，通過自身掌握的技術，快速及時排查設備故障，對可能出現的問題及時修正，避免出現大的運行問題，以此，確保設備始終處于穩定、安全運行狀態。要嚴格執行操作流程，根據設備的操作手冊要求做好科學的操作，不能違規作業，影響到設備的運行質量，后期要重視設備保養，定期對設備做好性能養護，保證設備正常運行，延長使用壽命。

4.2 完善切削加工數控編程

機械制造加工中應用數控技術，這樣才能更好地提高切削加工質量，并且在一定程度上控制產品的精度，要利用科學的編程，提升完善高速切削加工體系。編程過程中，要結合實際加工任務和加工條件各項因素，完善以往的編程，確保數控技術良好應用。一是要了解工件的性能，編程時要合理處理好各種刀具的位置，避免出現干涉現象，分層切削加工過程中，要保證切削厚度，符合設計的規定要求。二是科學設計刀具運動軌跡。控制入刀方式，確保刀具能夠平滑切入，避免刀具走刀方向的突然變化，避免刀具突然加速或減速，進行螺旋走刀的時候，要充分保證軌跡準確、合理，編程環節設計，要充分考慮到載荷恒定，以此達到數控高速切削的效果，體現技術的優勢。

4.3 提高技術人員的專業素質

機械制造技術不斷創新，要在生產實踐中，掌握新知識、新技術，提高生產加工的質量。技術人員專業素質、操作能力好壞，影響到加工的質量，要學習，掌握新技術、新知識，滿足加工成品標準要求。生產單位要定期舉辦專業切削加工技術培訓活動，引進先進的技術經驗，不斷在實踐中總結提高，提升技能人才的知識和技能水平，才能在實踐中更熟練、全面、專業地做好生產加工，更好發揮技術優勢。

5 結束語

我國正在由制造大國向制造強國轉變，智能制造和科學技術水平不斷提升，新時代大量新技術、新材料、新工藝、新設備不斷涌現，現代數控高速切削加工技術的發展勢在必行，在機械制造中的優勢越來越明顯，要不斷發揮其技術優勢，達到理想切削效果，還要繼續深入研究技術應用中的細節流程，解決生產問題，以此推動社會經濟快速發展。