金屬高速切削加工工藝應(yīng)用與研究

摘 要：金屬高速切削在大幅提高加工效率的同時(shí)，能確保切割的質(zhì)量，航天等精密零件的加工均采用該技術(shù)。該技術(shù)在國外已經(jīng)得到長足的研究、發(fā)展和應(yīng)用，國內(nèi)相關(guān)的研究卻較為匱乏?；诖?，文章在簡述高速切削工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具體地研究該技術(shù)在我國各領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)剖析其發(fā)展前景和目前研究存在的不足，希望幫助我國加工領(lǐng)域更快更好地研究和應(yīng)用該技術(shù)，提高我國制造業(yè)的整體水平。

關(guān)鍵詞：高速切削;加工工藝;應(yīng)用與研究

近年來，高速切削技術(shù)得到快速發(fā)展和設(shè)備實(shí)現(xiàn)，許多加工領(lǐng)域開始應(yīng)用該現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)，其將成為今后技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨向。高速切削成為現(xiàn)代加工領(lǐng)域中十分重要的一項(xiàng)加工技術(shù)，在航天、汽車制造等領(lǐng)域中都有十分廣泛的應(yīng)用，且扮演著重要的角色。結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)和信息技術(shù)，該技術(shù)擁有較強(qiáng)的實(shí)用性、先進(jìn)性。因此，制造業(yè)很多領(lǐng)域正在積極應(yīng)用和不斷優(yōu)化這項(xiàng)加工技術(shù)，可見高速切削技術(shù)的發(fā)展空間、應(yīng)用前景十分廣闊。國外關(guān)于高速切削技術(shù)的研究主要體現(xiàn)在航空和汽車制造業(yè)，如波音公司廣泛使用高速切削和機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無人化、高速飛機(jī)的制造，而我國該技術(shù)也主要應(yīng)用于航空航天、模具、汽車等精密加工行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)中廣獲業(yè)界認(rèn)可，推動(dòng)了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。基于該技術(shù)在應(yīng)用中尚存的問題和廣闊的前景，國內(nèi)對(duì)該技術(shù)的研究逐漸多元化和具體化。

1 ? ?金屬高速切削加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 ?切削速度快

該技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)，因應(yīng)用領(lǐng)域不同、設(shè)備不同，切削速度有所差異，但工件、刀具間相對(duì)轉(zhuǎn)速多達(dá)或超過3 000 r/min，如此高的速度為切削加工帶來了新的發(fā)展前景?；谶@項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，汽車制造等領(lǐng)域?qū)嶋H加工時(shí)，極快的速度能大幅提高進(jìn)給率，相比于傳統(tǒng)加工方式，進(jìn)給速度大約能提高3倍，能為企業(yè)帶來十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在航空加工領(lǐng)域，高速度能大幅提高單位時(shí)間內(nèi)材料的切除率，為整體加工帶來便利。

1.2 ?降低切削力

降低切削力度，能減少加工過程中工件的損失。研究顯示，高速切削相對(duì)于傳統(tǒng)切削，在應(yīng)用時(shí)能夠減少約1/3切削力。在實(shí)際加工中，一些精密零件或材料無法承受大力的切削，因此，這一優(yōu)勢(shì)使我國的加工工藝得到升級(jí)。同時(shí)，利用削力小、熱影響小等特性，能極大程度地提升加工的精準(zhǔn)程度和材料內(nèi)外部的質(zhì)量。

1.3 ?提高精準(zhǔn)度，擴(kuò)大加工范圍

高速切削能在一定程度上減少設(shè)備在加工時(shí)的自身受迫振動(dòng)，使加工過程更穩(wěn)定，因此，能更大程度地使加工零件保持完好形態(tài)。另外，高速切削工藝在不斷優(yōu)化，相比于傳統(tǒng)切削工藝，高速切削等難以應(yīng)用于許多切削難度大的材料，使用大尺寸金屬合具提高刀具剛性，使其能加工許多合金類型的高難度材料，如加工硬度在50 HRC以上的汽車零件。

2 ? ?金屬高速切削加工工藝的應(yīng)用研究

2.1 ?加工精密零件

航空工業(yè)、模具業(yè)的加工多為精密零件加工，該領(lǐng)域的加工需求推動(dòng)了我國高速加工的研究和應(yīng)用。金屬高速切削加工工藝也廣泛應(yīng)用于這兩個(gè)領(lǐng)域，飛機(jī)零件中包含許多薄壁零件，如長桁等，特點(diǎn)是壁、筋十分薄，金屬加工極易產(chǎn)生工件變形，而飛機(jī)制造業(yè)對(duì)零件的質(zhì)量、加工效率的要求都十分高。在模具工業(yè)中，企業(yè)對(duì)模具制造的質(zhì)量和交貨周期十分關(guān)心，而高速切削工藝能夠達(dá)到這些要求。

通過提高金屬刀具的加工光潔度，降低拋光工藝需求，能縮短加工周期。用小吃刀量密集走刀，能產(chǎn)生光滑表面。加工HRC50-54模具鋼時(shí)，使用高速切削能輕松達(dá)到高密度走刀，零件表面的粗糙度十分低。

如加工淬硬鋼模具，高速切削能對(duì)全硬化的材料進(jìn)行全面加工。如使用銑刀技術(shù)能切削硬度超過60 HRC的淬硬鋼，該技術(shù)使材料在熱處理、去應(yīng)力操作之后，能在機(jī)床上一次性完成粗精加工。

2.2 ?加工平板裂縫天線

平板裂縫天線為機(jī)載、星載的預(yù)警雷達(dá)即合成孔徑雷達(dá)等產(chǎn)品的關(guān)鍵組件，提升其制造精度，就能在一定程度上提高雷達(dá)性能。應(yīng)用高速切削工藝，能解決該領(lǐng)域加工效率低、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題。銑刀高速切削在對(duì)適當(dāng)進(jìn)給量進(jìn)行加工時(shí)，銑削熱被加工切屑帶走，從而降低工件表面溫度，使得該技術(shù)能加工平板裂縫天線。提高切削速度，削力減小，使得高強(qiáng)度合金工件的表面質(zhì)量提升，切削深度較小也能降低加工表面的磨損程度，并提升光滑度。

2.3 ?加工汽車零件

高速加工技術(shù)已經(jīng)逐步成為我國汽車制造業(yè)的主流技術(shù)，其加工速度快、柔性好、見效快等優(yōu)勢(shì)，使我國汽車制造工藝在近幾年得到快速發(fā)展。如在神龍公司缸體生產(chǎn)中，生產(chǎn)線由3個(gè)加工島和9個(gè)高速加工中心構(gòu)成，承擔(dān)年產(chǎn)10萬輛的生產(chǎn)任務(wù)，可見高速加工能大幅提高汽車零件加工的速度。但目前刀具技術(shù)尚未徹底突破，因此，需要進(jìn)一步研究該技術(shù)的特性及相關(guān)部件。

3 ? ?結(jié)語

金屬高速切削已廣泛應(yīng)用于我國航空、汽車加工等領(lǐng)域，使得加工精度、速度、工件表面光滑度等得到提升，逐漸成為相關(guān)領(lǐng)域加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。相比于美國、日本等制造強(qiáng)國，該技術(shù)在相關(guān)企業(yè)中的應(yīng)用率較低，因此，還需要研究者和企業(yè)繼續(xù)共同努力，提升我國制造業(yè)的綜合實(shí)力。

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基金項(xiàng)目：航天鋁蜂窩高速切削穩(wěn)定性研究（KY-2020-17）

作者簡介：蘇澤盛（1990— ），男，漢族，河北廊坊人，助理工程師，碩士;研究方向：機(jī)械加工，教育管理。