高速切削在数控机床中的应用

在 机 械 制造 领 域 中有 许 多永 恒 的发 展主 题 ， 其 中最 关 键 的 如 何 提 高产 品 的加 工 质量 和 加 工 效率 。人们 也 一 直 在这 两 个 方 面 进 行着 不 断 的尝 试和 探 索 ，以至 于 如 何才 能使 这 各两 方 面 完 腔 或 型 芯 ｊ 。平 面 铣 的主 要 目是 可 去 除平 面 层 中多余 的毛坯 余 量。 这种 平 面对 平面边 界 不做 要求 。 这种 操作 最常 用于 平面轮 廓 、 平 面 区 域和 平 面 岛 屿 的粗 、精 加 工 。平 面 铣 中要 求被 切 削壁 是 竖直的 ， 平 面 和 刀具 轴 垂直 。对 于具 有 带拔 模 角 的壁 以及带 轮 廓 的底 面 的这 类 部件 ， 就 需要 型腔 铣 。每 一个 刀 路除 了深度 不 同外 ， 形状 随着 型腔 截面 时变 化 而变 化 。 １ ． ２ 高速切 削刀 具材 料 的合理 选 择 高速 切 削对 刀 具材 料 提 出了更 高 的 要 求 ， 刀 具材 料 的选 用 与加工方式 ， 加 工 材 料 等切 削 参数 都息 息 相关 ， 在 众 多 的刀 具
材料中 ， 如 果 有一 定 的 工件 材 料和 一 定 的切 削速 度范 围。每 种 材 料 都有 其 特 定 的加 工 范 围 ， 只有 工 件 材料 要 选 用与 其 合理 匹 配 的 刀具 材 料 和适 应 的加 工 方 式等 切 削 条件 ， 才 能获 得最 佳 的 切 削 效 果 。在 选择 刀 具材 料 时 ， 应 考 虑 刀具 与 加 工对 象 的性 能 匹 配 问题 ， 其 中包 括 了力 学 性 能 匹配 、物 理 性 能 匹配 和和 化 学 性 能 匹配 。其 中力 学 性 能是 指 刀 具与 工 件材 料 的 强度 、韧 性 和 硬 度 等力 学 性 能参 数 ， 刀 具 的 硬度 一 定 要 高于 材料 的 硬度 ， 物 理 性 能 是指 刀 具 与工 件 材料 的熔 点 、弹 性模 量 、 导热 系 数 、热 膨 胀 系数 、 抗 热冲 击 性 能等 物 理性 能。 化学 性 能是 指 刀具 与 工 件 材 料 的化 学 亲合 性 、化 学 反 应 、扩 散 和溶 解 等化 学 性 能 ， 避 免 刀具 的化 学磨 损 。 １ ． ３对 编程 人员 的要 求
美 结合 。高速 切 削技术 是近 年 来 日益 引起 关注 的 先进 制造 技术 ， 其 原 因主 要 是 高 速 切 削在 加 工质 量 和 加 工 效 率两 个 方面 实 现 了
统 一 。 当前 我 国普 遍 采用 的机 床 ， 主 轴转 速 一般 在 １ ５ ０ ０ － ２ ０ ０ ０ ０
ｒ ／ ｍ ｉ ｎ转 ，少 数 单 位 引进 的 进 口 机 床 转 速 最 高 可 达 ４ ２ ０ ０ ０ ｒ ／
ｍ ｉ ｎ 。显 然 ，在 高 速 研 究 领 域 ，有 人 以刀 具 的 线 速 度 进 行 高 速
切 削 的研 究和 描 述 ， 有 人 以机 床 主 轴 的 转速 作 为 研 究对 象 并 提 出高 速切 削 的三 种划 分 界 限 ， 第 一 个 是 准 高速 切 削 ， 机 床 主 轴 转速 为 ８ ０ ０ ０ － １ ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，第 二 个 是 高 速 切 削 ， 主 轴 转 速 为 １ ５ ０ ０ ０ － ５ ０ ０ ０ ０ ｒ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ， 最后 一 个 是 超 高速 切 削 ， 转速大于 ５ ０ ０ ０ ０
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画
高速切 削在数控机床 中的应用
刘 宏洲 。 鹿 德 台 （ 中国石 油 大学 （ 华 东 ）石 油工 业训 练 中心 ， 山 东 东营 ２ ５ ７ ０ ６ １ ）
摘 要 高速 切 削作 为 先进 制造 技 术 己开始 在航 空航 天 、汽 车及 模具 工 业 中广泛 应用 ， 但 在 实际 的加 工 中 ，由于研究 性的实验较 少 ， 相关的实验参数也不健全 ， 又缺 乏长期的经验积 累 ， 对高速切削工艺的设计和切 削机理的没有做深入 的研 究 ， 在 产 品 的加 工 中存 在 了一些 问题 ， 使 高速切 削的优 越 性 不 能充分 发挥 。本文 以腔 体零 件 为研 究对 象 ， 利用高 速铣 削理论 ， 对 零 件在 高速 加工 状 态下 所 需的切 削参数 、刀具 材 料 以及相 关的技 术 问题作 了较深 入 的 实验 研 究 ， 这样 对零件的生产环节进行优化工艺参数 ， 降低生产成本有一定的实际意义。 关键 词 高速铣 削 ； 数控 加 工 ； 后 置处 理 中 图分 类号 ： Ｔ Ｈ １ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ４ ）１ １ － ０ ０ ９ ７ — ０ ２
ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 。 国 内有 些 学者 则 认为 ， 高速 切 削加 工是 一种 比常规 切 削
速度 高得 多的 速 度对 零 件 进 行加 工 的先 进 技术 ， 它 以高 的 加 工 速度 、高 的 加 工精 度 为 主要 特 征 …。高 速切 削 比 目前常 规 切 削 高 出 几倍 乃 至 几 十倍 ， 许 多 常规 切 削 的 技术 基 础 已不能 适 应 超 高 速 切 削加 工 的 要 求 。许 多崭 新 的研 究领 域 正 在 吸 引着 人 们 去 开 发 、去探 索 。 本 文 以腔 体 零件 作为 研 究对 象 ， 利用 ｕ Ｇ的 Ｃ Ａ Ｄ 和Ｃ Ａ Ｍ平 台 对 其 三维 建 模 和 加 工 ， 并 且从 中探 索 出对 典 型 腔 体零 件 的高 速 切 削 的加工 方法 ， 参 数 设定 ， 减 少 数控 加 工过程 中的人 机交 互 ， 使 数 控编 程 所 花 的 时 间大 大 缩 短 ， 提 高 数控 编 程 效 率 ， 缩 短 模 具 设计 加工 周期 。同时 ， 特 别对 于 那些 不熟 悉加 工操 作 的用 户 ， 可在 短 时 间 内 ， 编制 出符 合加 工 工 艺 的 加工 程 序 ， 有 利 于 他们 了解 ｕ Ｇ的基 本 过程 ， 更 快地 掌 握 ｕ Ｇ的应用 。