高速切削加工在機械制造中的應用

湯志年

摘要：由于科學技術(shù)水平的不斷提高，各種新技術(shù)在市場中出現(xiàn)，且被廣泛運用至各領域的產(chǎn)品制造過程中，推動了各領域的創(chuàng)新發(fā)展與改革。高速切削加工技術(shù)作為被廣泛運用至機械制造業(yè)中的新型技術(shù)，需要對其進行研究與分析。本文就圍繞高速切削加工在機械制造中的應用這一主題，進行簡要地分析與探討。

Abstract： Due to the continuous improvement of the level of science and technology， a variety of new technologies appear in the market， and are widely used in the manufacturing process of products in various fields， promoting the innovation development and reform in various fields. As a new technology widely used in machinery manufacturing industry， high speed cutting technology needs to be researched and analyzed. In this paper， the application of high speed cutting in mechanical manufacturing is briefly analyzed and discussed.

關鍵詞：高速切削加工;機械制造;應用

Key words： high-speed machining;mechanical manufacturing;application

中圖分類號：TG506.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0102-02

0? 引言

隨著機械制造業(yè)的水平逐漸上升，切削加工技術(shù)需要隨之進行不斷地創(chuàng)新與完善，以助于機械制造業(yè)能獲得更好的發(fā)展?；诖耍咚偾邢骷庸ぜ夹g(shù)應運而生。高速切削加工技術(shù)是一種新型的加工技術(shù)，促進了機械制造的加工質(zhì)量水平的提高，顯現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。

1? 高速切削加工在機械制造中的應用領域

1.1 航空航天工業(yè)輕合金加工

對于航空航天領域的發(fā)展而言，其中關鍵的研究內(nèi)容就是減輕航空航天器的重量。航空航天器是由各部分具備不同功能的構(gòu)建組合合成，并通過焊接的方式使各部分構(gòu)件相互連結(jié)，從而構(gòu)成復雜且統(tǒng)一的綜合體。與此同時，為減輕航空航天器的整體重量，還可以借助整體制造法的優(yōu)勢，剔除其中不必要的材料，這些材料最多可占據(jù)總體材料的85%。在進行金屬切割的過程中，由于其工作難度較高、工作量也較大的特征，傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)已經(jīng)無法與現(xiàn)代的航空航天工業(yè)相適應，不僅無法保障切削加工的質(zhì)量水平，同時還降低了航空航天制造的工作效率[1]。為使航空航天工業(yè)與現(xiàn)代發(fā)展需求相適應，高速切削加工技術(shù)憑借其先進的技術(shù)被普遍運用于該領域的加工過程中。高速切削加工技術(shù)在航空航天工業(yè)中的運用，有利于彌補傳統(tǒng)加工技術(shù)中的不足之處，有利于減少航空航天工業(yè)中的制造成本，有利于提高航空航天工業(yè)加工工作的效率，有利于提升航空航天工業(yè)加工技術(shù)的水平，從而保障航空航天器的建造質(zhì)量。

1.2 模具制造業(yè)

通常情況下，為保障模具后期的使用質(zhì)量，其生產(chǎn)材料大部分是選取耐磨能力較好、強度較高的合金材料。由于合金材料的自身特性，在對其加工的過程中需要采用熱處理加工技術(shù)，增強了模具生產(chǎn)的技術(shù)難度。在傳統(tǒng)的加工技術(shù)中，主要是利用電火花加工技術(shù)對合金材料進行處理使其向模具轉(zhuǎn)變。然而，電火花加工技術(shù)并不能提升模具生產(chǎn)制造的質(zhì)量，并且對合金材料的處理效率也并不高。通過對高速切削加工技術(shù)的運用，不僅有利于提高對合金材料加工處理的速度，從而提升模具生產(chǎn)制造的效率，同時還有利于保障模具生產(chǎn)的質(zhì)量水平，實現(xiàn)不同類型模具的高質(zhì)量生產(chǎn)，進而促進經(jīng)濟效益與社會效益的提高[2]。

1.3 汽車加工業(yè)

在汽車生產(chǎn)加工制造業(yè)中，主要是采取組合機床加工技術(shù)實現(xiàn)對汽車發(fā)動機各部件的組裝，而構(gòu)成汽車發(fā)動機最主要的構(gòu)件就是箱體以及汽車蓋。由于部分零件會出現(xiàn)技術(shù)變化速度較快的問題，其中的各項參數(shù)數(shù)據(jù)也時常發(fā)生改變，這也加大了汽車出現(xiàn)故障時的維修難度以及對零部件進行更換的難度。為解決這一困境，高速切削加工技術(shù)在汽車加工業(yè)中得到了廣泛運用，從而提高汽車加工業(yè)在面對各項問題時的應對能力，保障汽車加工領域中的生產(chǎn)制造質(zhì)量。

1.4 纖維增強復合材料加工

由于纖維增強復合材料的強度與其他類型的材料相比高出許多，因此在對其進行加工的過程中對切割刀具的影響程度較大，極易加重切割刀具的磨損現(xiàn)象[3]。為減輕在纖維增強復合材料加工中對切割刀具的磨損，需要選擇同聚晶金剛石PCD刀具，并在其制造過程中采取高速切削加工技術(shù)，有利于防止復合材料出現(xiàn)層間剝離的現(xiàn)象，從而提高纖維增強復合材料加工的效率。

1.5 擴展領域

隨著高速切削加工技術(shù)被廣泛運用至各個機械制造領域，其技術(shù)水平也逐步得到創(chuàng)新與進步。在高速切削加工技術(shù)中，干式切削是其中重要的拓展形態(tài)。干式切削由于具備對高密度零件的加工能力，在機械制造中受到了廣泛歡迎，同時，其快速成型的優(yōu)勢又促進了機械制造業(yè)加工效率的提升，縮小了加工制造的時間成本，從而為機械制造業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益與社會效益。

2? 高速切削加工在機械制造中的應用技術(shù)

2.1 高速切削加工技術(shù)的要求

對于高速切削加工技術(shù)的發(fā)展，離不開各項基礎技術(shù)條件的支撐，機床就是其中最主要的技術(shù)元素之一。對于應用至高速切削加工技術(shù)中的機床，需要具備以下條件，即機床剛性強、大功率以及高轉(zhuǎn)速和高動態(tài)等。機床只有具備這些特點，才能支撐起高速切削加工技術(shù)的正常使用。與此同時，還有利于減少加工和制造過程中振動頻率的次數(shù)，增強高速切削加工技術(shù)在運用過程中的控制性能，從而提高該項技術(shù)在運用正常運用時的安全性，促進后續(xù)加工制造流程有序進行。在高速切削加工技術(shù)的使用過程中，主要對其技術(shù)有以下幾個方面的要求：

其一是，需要確保主軸始終處于高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在高速切削機床中，主軸是其中的核心部件，其工作運行狀態(tài)的質(zhì)量直接影響到高速切削技術(shù)的整體使用水平。因此，主軸必須具備合格的動態(tài)特性，且傳遞的功率系數(shù)以及扭矩都需要具有更高的系數(shù)。為提高主軸的運轉(zhuǎn)速度，可以利用新潤滑技術(shù)，同時，對高精度陶瓷轉(zhuǎn)軸的應用也是保障主軸高速運轉(zhuǎn)的有效手段。除此之外，還可以運用直線電動驅(qū)動導軌技術(shù)提升主軸的進給速度[4]。其二是，需要確保進給系統(tǒng)始終處于加速度較高的狀態(tài)。在高速切削加工技術(shù)的運用過程中，機床進給系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都停留在幾百毫米甚至是幾十毫米左右。因此，為了保障高速切削加工技術(shù)在運用中的穩(wěn)定性，不僅要確保進給速度保持在較高的速度，同時還需要確保進給系統(tǒng)的加速度始終維持在合格范圍之內(nèi)。從而保障高速切削加工技術(shù)在機械制造業(yè)中的正常使用。 除此之外，當高速切削機床的技術(shù)在應用過程中不斷被完善時，機床生產(chǎn)制造的這整體水平也在隨之不斷上升。其三是，需要確保高速切削機床的力學性能以及剛度始終保持較高水平。由于高速切削加工技術(shù)對于機床的質(zhì)量要求較高，因此只有使其各方面的性能都維持在合格的區(qū)間之內(nèi)，才得以保障高速切削加工技術(shù)的正常運用。

2.2 高速切削加工對刀具的技術(shù)要求

在高速切削加工技術(shù)中，為減少對切割刀具的磨損，就必須選擇高質(zhì)量的刀具。這些刀具不僅需要具備較好的耐磨性以及高強度性，同時對耐熱性、力學性能以及抗沖擊性也有較高的要求，并且考慮到機械制造企業(yè)的成本需求，其刀具的選擇還必須以經(jīng)濟型為主。與此同時，高速切削加工技術(shù)的刀具需要盡可能選擇使用周期長的，以此來預防由于刀具的使用周期有限而換刀造成的問題，致使生產(chǎn)加工的效率降低。另一方面，高速切削加工技術(shù)中使用的刀具必須具備高溫韌性、高強度性以及高溫強度性能，這些特性是其基礎條件?，F(xiàn)階段，我國市面上的高速切削刀具類型較為多樣，其中運用最廣泛的主要有金剛石刀具、涂層刀具以及金屬陶瓷刀具等[5]。

除此之外，高速切削刀具在結(jié)構(gòu)方面同樣有嚴格的標準，傳統(tǒng)的切削刀具由于結(jié)構(gòu)不夠合理，接觸上也存在問題，因此降低了切削加工時的工作效率。高速切削刀具憑借對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，將短錐柄應用其中，從而提高切削刀具的接觸剛度，減少刀具的磨損。與此同時，還有利于保障切削刀具在切割過程中的精準度。由于對切削刀具刀柄部分的結(jié)構(gòu)進行改善，縮短了切削刀具在發(fā)生磨損時換刀的時間，使之在進行高速切割的過程中，也能夠?qū)崿F(xiàn)對刀具的快速轉(zhuǎn)換。值得注意的是，將高速切削刀具投入正常使用之前，必須要對其進行精密動平衡處理，以此來減少使用過程中振動問題產(chǎn)生的機率，保障高速切削加工技術(shù)在運用中的穩(wěn)定性。

2.3 高速切削加工的工藝技術(shù)要求

對于高速切削加工在工藝技術(shù)方面的要求，主要有以下幾個方面：其一是，采用順銑加工工藝。在機械制造業(yè)中，當切削工作還處于初級階段時，需要進行切削的部分厚度還較大，之后再逐步遞減，致使切削工作的難度也相應增大。因此，為保障高速切削加工技術(shù)的質(zhì)量，就必須通過順銑加工工藝的運用來確保切削工作能夠有序進行。當進行逆銑的過程中，切削工作的初期階段厚度最低，之后再隨之逐步遞增。通過這樣的方式，有利于使各部件切削到刀具之間的摩擦力增大，從而使其熱量升高，徑向力增大。其二是，確保金屬去除率始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。這就要求在進行切削工作的過程中，工作人員需要保證切削刀具各部分的受力處于均衡的狀態(tài)，增強高速切削加工的穩(wěn)定性[6]。同時，還有利于使切削刀具的使用周期得以延長，有利于機械制造的切削加工的質(zhì)量得以保障。其三是，合理選擇走刀方式。當材料的敞開性較強時，切削刀具可以從其外部走刀，以便于工作人員對切削的情況有足夠的了解。與此同時，還應該盡量避免刀具出現(xiàn)急速轉(zhuǎn)向的可能，使其切削刀具的走向始終維持在同一方向上。究其原因，是因為如果切削刀具面臨急速轉(zhuǎn)向的情況，就必須將將機床強制性停止運行，然后才能繼續(xù)展開后期的加工工作。長此以往，不僅會延長切削加工的工作時間，降低切削加工的工作效率，同時還有會對切削工作的精準度造成不利的影響?；诖?，在進行高速切削加工的過程中，需要盡量將切削刀切入變向的次數(shù)降低最低，以此來保障高速切削加工的效率以及質(zhì)量。

3? 結(jié)束語

總而言之，高速切削加工技術(shù)在機械制造中的運用極其廣泛，主要涉及航空航天工業(yè)輕合金的加工、模具制造業(yè)以及汽車加工業(yè)，還對纖維增強復合材料加工以及擴展領域等也有所涉獵。同時，還需要重視其中各項應用技術(shù)的要求，促進切削加工效率的提高。

參考文獻：

[1]楊進德.數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機械制造中的應用研究[J].南方農(nóng)機，2020，51（18）：162-163.

[2]崔巍.談數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機械制造中的應用[J].電子元器件與信息技術(shù)，2020，4（02）：138-139.

[3]王麗敏.數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機械制造中的應用探討[J].內(nèi)燃機與配件，2020（03）：77-78.

[4]李世洪，戴愛麗.淺談數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機械制造中的應用[J].內(nèi)燃機與配件，2019（12）：235-236.

[5]胡常靖.高速切削加工在機械制造中的應用[J].中外企業(yè)家，2019（12）：130.

[6]陶喜亮.高速切削加工在機械制造中的應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（01）：79-80.