数控高速加工技术分析

数控高速加工技术分析

21世纪我国社会进入了超速的发展时期，无论是经济方面还是科学技术方面都得到了较高的发展水平，神舟9号的成功发射说明了我国的科学技术水平在不断的增强，社会也在不断的进步，在我国现代化建设的快速进程中，由于数控高速加工具有高效率、高精度、自动化程度高等特点，数控技术的高速加工是将来机械制造行业的重要基础和关键技术。随着科学技术的不断发展与进步，人类的生活水平与日俱增，对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，开发高速加工设备和研究高速加工技术，是提高产品质量，缩短产品周期，降低加工成本，从而提高企业竞争力的重要途径。接下来将着重介绍数控高数加工技术的应用和分析高速加工技术的特点。

标签：数控；高速加工技术；分析

1 数控高速加工技术应用

1.1 高速切削加工技术

高速切削加工技术是一项先进的切削加工技术，由于其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工大幅度提高，切削机理也发生了根本的变化，所以常规切削加工中倍受困扰的一系列问题，通过高速切削可得以解决。与常规切削加工相比，高速切削具有它的特点：（1）加工效率高，随着切削速度的大幅度提高，进给速度也相应提高，单位时间内的材料切除率可达到常规切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削机床快速空行程速度的提高缩短了零件加工辅助时间，也极大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削热对工件的影响小：高速切削中在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力降低更明显。同时，95%-98%以上的切削热被切屑飞速带走，仅有少量切削热传给了工件，工件基本上保持冷态。因此特别适合加工薄壁类、细长等刚性差的零件和易于变形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振频率远离工艺系统固有频率，不易产生振动；自由切削力小，热变形小，残余应力小易于保证加工精度和表面加工质量，因此采用高速切削常可省去车、铣削后的精加工工序。（4）可切削钛合金、高温合金等各种难加工的材料：航空航天等尖端部门的零件制造大量采用难加工的材料。例如钛合金，这种材料化学活性大，导热系数小，弹性模量小，因此刚性差，加工时易变性，而且切削温度高，单位面积的切削力大，零件表面的冷硬现象严重，刀具后刀面磨损剧烈。若采用涂层整体硬质合金刀具高速切削钛合金，切削速度可达200m/min以上（比传统切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工质量都能获得大幅度的提高。

1.2 数控车床加工技术

数控加工是指在数控机床上对零件进行加工的工艺方法。一般来说，数控车床加工技术主要涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面，数控加工中地刀具、夹具等工装也在其涉及的范围内。数控机床运动的可控性为数控加工提供

了硬件基础，但是数控机床也是按照提供给它的指令（加工程序）来执行运动的，因此数控加工工艺的制定和零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，是获得合格零件的保证。特别是对于复杂零件加工，其重要性甚至超过数控机床本身。由此可见，数控车床加工技术一种能高效、优质的实现产品零件加工的有关理论、方法与实践技术，是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键。

1.3 数控快速点磨削技术

快速点磨削技术是由德国Junker公司在1994年开发的一种集CNC、CBN 超硬磨料、超高速磨削三大先进技术于一体的高效率、高柔性先进加工工艺，主要是用于轴套类零件地加工。它采用超薄层CBN或人造金刚石超硬磨料砂轮，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，是目前高速磨削最先进的技术形式之一。快速点磨削主要有以下特点：（1）在磨削工件外圆时，工件的轴线与砂轮的轴线并不是始终处于水平状态，而是在水平和垂直方向都旋转一个角度，以实现砂轮与工件理论上的点接触。通过数控系统控制这两个方向的点磨变量角和X、Y方向的联动速度来实现对不同形状表面的加工。（2）快速点磨削砂轮采用超硬磨料CBN，这种材料具有高硬度，高耐磨性等特点，使砂轮的速度可以达到90-160m/s，从而保证快速点磨削具有较高加工效率。（3）通常快速点磨削砂轮采用CBN材料或者人造金刚石超薄砂轮，厚度只有4-6mm，这样的薄砂轮可以大大减少砂轮质量，这不仅能降低砂轮的造价还能减少砂轮运转时的不平衡度，从而降低运转时施加在轴上的离心力。（4）Junker公司数控快速点磨削机床采用了多项专利技术，例如砂轮三点定位安装系统，砂轮主轴电平衡自动控制系统，机密导轨系统以及砂轮在线修整技术，从而保证机床的加工性能。

2 数控高速加工技术分析

2.1 提高生产率

生产率与切削用量有着密切的关系。合理的切削用量是保证生产率的重要因素。相当于传统加工方式用大直径的刀具、大切深、大切宽的切削用量，而在高速加工方式下，都采用小直径的刀具、小切深、小切宽、快速多次走刀来提高加工效率。高速加工的进给速度一般是传统加工方式的5-10倍，材料去除率可提高3-6倍，从而大大地提高了生产效率。

2.2 改善加工产品的质量

由于高速加工的切削力大幅度减小，刀具和被加工零件之间的系统振动很小，容易得到很好的表面加工质量，可作为机械加工的最终精加工工序和镜面加工。另外一方面，由于主轴转速高，刀具和工件的接触频率大为增加，在加工表面产生高频压应力，从而大幅度减小加工表面的表面粗糙度、提高加工表面的接触刚性和零件的耐磨性能。尤其是在模具行业，采用高速加工工艺，模具的平均使用寿命提高3倍。

3 结束语

机械制造业是一个国家最基本的行业，它的发展水平直接影响我国经济水平，为了我国经济的飞跃和国民生产总值的提高，国家对重大科技产业项目也越来越重视，综合科学技术水平将日益提高，高速加工技术已经站在世界制造技术的顶端，因此高速加工技术在国内机械制造业将日趋实用和普及。数控高速加工技术以其高精度的高数加工特点受到了各个行业的青睐。就目前而言已经在航空航天、汽车行业和高精度的模具行业得到了广泛的应用。

参考文献

[1]朱晓春.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]周正干，王美清，李和平.高速加工的核心技术和方法[J].航空制造技术，2000（3）.

[3]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991.

[4]王成和，刘克璋.旋压技术[M].北京：机械工业出版社，1986.

作者简介：张健菘（1993，10-），男，重庆人，本科学历，现就读于重庆工商大学机械工程学院，机械制造方向。