关于数控加工高速切削的影响因素分析

关于数控加工高速切削的影响因素分析

作者：彭加国

来源：《卷宗》2018年第11期

摘要：现阶段，机械制造行业逐渐朝数控高速加工趋势发展，相应提升了应用水平，促进了机械制造业当中加工质量和加工效率的发展。数控加工技术在实际应用期间会产生较多影响因素，主要为切削刀具以及毛坯制造技术等。基于以上方面，本文主要是探讨分析数控加工高速切削的影响因素，希望能够促进机械制造行业的发展。

关键词：数控加工；高速切削；影响因素

数控加工高速切削的主要作用在于能够全面改善加工质量，提升工作效率。在我国制造行业当中也重点研究数控加工高速切削技术。我国生产制造行业在各行业领域当中占据重要位置，因此世界产业中心转移只能够向前端技术领域发展，所以对核心制造技术需要加强控制，这样才能够从根本上发挥出各项价值。

1 数控加工高速切削的关键技术

由于在实际应用当中该项技术具有较大的复杂性，会牵扯到切削机床，机理，刀具以及过程监控等各个环节应用的软件与硬件技术。随着数控加工高速切削技术的不断发展，在实际应用期间需要全面分析关键技术。

1.1 高速切削机理

采用高速加工技术对各种材料进行加工，会出现不同的切削力，机理以及切削热变化规律等，还会出现刀具加工表面质量和刀具磨损等，因此需要深入研究和分析以上基础性理论，这样能够有效确定高速切削工艺规范并选择适宜的切削用量等，在制作零部件和加工材料时能够给予相应的理论基础，因此数控加工高速切削数据属于原理技术。现阶段，在高速切削生产当中，如何确定切削用量和切削工艺规范等已经成为难点问题，需要深入进行分析研究。

1.2 高速切削机床技术模块

高速切削机床需要联合使用CNC控制系统，快速进给系统以及主轴系统等。高速加工单元要求主轴单元能够有效应用于高速工作条件下，通常情况下，主轴的转速能够达到每分钟10万转左右，在如此高速转动之下还能够具备良好的热态性能和动态性能。在高速切削机床技术当中主轴轴承是核心部件，高速机床的重要单元技术就是改进和提升主轴结构和性能，其次高速进给系统。提升机床主轴转速能够全面确保刀具每转或者每齿的进给量保持一致，并且能够提升机床进给加速度和空行程速度等。所以，机床进给系统必须在较短时间内进行移动和定位，为了实现以上要求，需要全面提升工作台结构，伺服系统以及机床导轨等设备系统的要求，这样才能够对高速机床技术起到制约效果。

1.3 高速切削刀具技术模块

在高速切削加工工艺系统当中主要包括工件，刀具以及机床等，其中最活跃的因素就是刀具，并且在高速切削加工期间切削刀具也属于关键技术。随着不断提升的切削速度，逐渐提升了刀体结构，刀具几何参数以及切削刀具材料的要求，也相应改变了刀具制造技术和切削刀具材料。在进行高速切削加工期间为了全面确保加工精度和生产效率，必须从根本上提升可靠性和安全性。所以，高速切削加工刀具系统需要满足几何精度，装夹刚度，定位精度以及平衡状态等。其次，需要最大限度降低刀体质量，改善刀具夹紧方向，这样能够相应降低高速旋转期间的离心力，确保安全性。

1.4 数控高速切削工艺

作为新型切削方式，高速切削方式在生产加工期间没有相应的参考实例，并且缺乏加工参数数据库和切削用量，因此当前影响关键技术应用的主要因素在于优化工艺参数。其次，高速切削零件NC程序需要确保实际切削加工期间的载荷稳定，然而大部分CNC系统当中的自动编程软件都无法满足该种要求，需要采用人工方式进行优化补足，但是该种方式会降低高速切削的使用价值。因此为了确保切削数据满足高速主轴功率曲线，需要应用新型编程方式，全面展现出数控高速切削的优势特点。

2 影响数控加工高速切削的各项因素

在进行数控加工高速切削工作时需要将精度控制在10µm左右，并且将其划分为3个等级，主要包括普通级5µm-10µm，高精密级3µm-5µm，超精密级0.01µm。为了全面确保高速切削加工的高精度，需要采取各项措施进行优化控制，主要影响因素包括机床，夹具，刀具以及工件等。

2.1 工件材料影响因素

在冶炼环节当中，工件材料如果产生杂质将会导致其出现硬质点，严重影响切削效果。在切削期间若出现振动将会导致刀刃崩损。在进行热处理期间也会出现相应的硬度问题，如果完成粗加工之后需要利用淬火处理进行精细加工，工件在加工期间尺寸变形对其精度造成影响。

2.2 刀具影响因素

在进行高速切削加工时刀具影响作用也比较明显。在实际切削加工期间如果刀具系统具有较大的离心力，就会产生强烈的振动效果，因此需要全面加强刀具系统的几何精度，明确刀具重复定位精度。如采用7：24椎度刀柄系统在数控加工期间可能会导致刚性不满足标准等问题，缺乏足够的重复定位精度，以及系统稳定性等问题。所以在进行高速切削时不能应用7：24锥度刀柄。在高速切削加工当中最常应用的刀具就是双面接触空心短椎刀柄HSK。

2.3 切削工艺影响因素

在数控加工高速切削操作当中，高速加工参数优化、专业CAD编程以及工艺路线等共同组成切削工艺。将CAD编程作为案例分析，在实际编程期间需要将恒定刀具载荷作为编程原则，这样能够有效对刀具载荷冲击力进行控制，还能够对进给速率进行控制，实现最优化的系统程序处理速度。为了优化CAD编程需要全面加强程序处理系统，之后改善各个程序段和圆弧过度段，这样能够对速度不均匀变化情况进行控制，全面降低铣削负荷的影响。在实际加工期间需要应用分层顺铣方式，并且按照连续螺旋切向进刀方式，确保切削条件的稳定性，提升高速切削精度。

2.4 机床影响因素

为了提升切削技术的精度，需要对机床结构和制造技术进行优化处理，全面稳定主轴系统。机床制造商需要应用全闭环伺服控制方式。随着技术优化的不断发展，也促进直线电动机的发展，全面提升CNC机床的应用速率，全面改善伺服控制精度和相关精度。

现阶段，高速机床系统的前馈控制速度和反应速度已经得到显著提升。某些机床当中还增设了较多NURBS类型的插补曲线处理措施，其目的在于帮助用户能够更加简便地优化精度参数，加速度以及控制速度等。

在切削期间机床可能会由于受热影响出现热位移现象，这也会对精度造成较大影响。所以，在实际切削期间需要应用热位移补偿技术对其进行改善，由于热条件会导致机械设备导致某些工件产生膨胀效应，所以导致工件出现热行为与误差之间存在较大关联性。

机床会由于受热不均出现热误差现象，在改善期间可以应用以下几种方式。（1）控制和改善热量问题，防止热量流向机床周边；（2）改良机床结构，全面降低机床的热敏感性，对变形程度进行有效控制；（3）对移动工件进行热补偿操作。

针对以上出现的各项问题可以采用热误差补偿方式，首先就是热位移补偿方式。由于主轴结构具有简单的变形艺术，双重冷却油套会抑制热变形，并将热变形控制在最小范围之内。其次就是热位移补偿分析，全面改良结构。对于数控机床主轴之外的结构可以应用热量分布箱式组合形式，这样能够降低提升冷却效果，并且对机床加工期间出现的升温现象进行有效降低。

3 结束语

综上所述，我国数控技术已经处于成熟发展阶段，在各个行业领域得以广泛应用。在机械加工领域应用数控技术能够提升其生产制造水平。因此需要加强注重数控加工高速切削的设备刀具以及工件材料等，这样才能够从根本上提升机械制造行业的加工质量。

参考文献

[1]邓钊.机械制造中数控高速切削技术的应用[J].中国高新区，2018，22（03）：29.