徐坤鳳

摘 ?要：伴隨科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械加工方面為了進(jìn)一步提高工作效率以及加工質(zhì)量，開始引入高速切削加工技術(shù)，進(jìn)而引發(fā)了機(jī)械制造行業(yè) 新一輪的技術(shù)改革，特別是目前許多先進(jìn)制造工業(yè)應(yīng)用十分廣泛。本文主要對機(jī)械制造中數(shù)控高速切削（銑削）加工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為機(jī)械 制造行業(yè)工作效率的提高提供參考與幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;高速切削;加工技術(shù);工作效率

1 數(shù)控銑削加工工藝概述

數(shù)控銑削是數(shù)控加工中的重要組成部分。銑削加工是先進(jìn)制造的基 礎(chǔ)，更是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。數(shù)控銑床是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，基礎(chǔ)為 普通銑床。但是，相比于普通銑床，數(shù)字銑削加工的優(yōu)勢更加明顯，能確 保加工質(zhì)量與效率，滿足加工的精度需求。數(shù)控加工前需進(jìn)行工藝分析。 如果工藝分析不可靠，會造成產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量不合格。數(shù)控銑削加工期間需 要合理選擇數(shù)控銑削機(jī)床，確定加工的刀具及材料，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)， ?確保生產(chǎn)質(zhì)量與效率。工藝參數(shù)主要包括銑削力和銑削用量等。

2 采取高速銑削方式優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)

2.1 ?工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1 ?刀具參數(shù)

壓力容器由于以不銹鋼復(fù)合鋼板為主要材料，其屬于硬度、強(qiáng)度與抗 拉強(qiáng)度均較低的易切削材料，選擇正確刀具參數(shù)，可提高加工精確度。一 是后角。銑削由于給進(jìn)速度快，工件、刀具后刀面及已加工表面將會形成 發(fā)熱源，為將工件與刀具摩擦減少，可選擇大一點(diǎn)的后角，考慮切削中前 角影響較大，參數(shù)較大，以此為依據(jù)選擇后角大于12°;二是前角。前角 ?小則切削阻力大，前角大則會由于刀具散熱較小，易造成磨損，所以刀具 前角選擇為12°左右;三是刃傾角。其對切削力大小與方向均有影響，由 于切削中易產(chǎn)生崩碎切屑，因而刃傾角通常為-15°至-10°之間。

2.1.2 ?切削用量

在加工工件材料中，刀具材料耐磨性與加工性均會影響切削用量的選 擇，通過合理選擇可將工件表面加工質(zhì)量與銑削效率提高。該部分主要可 分為兩點(diǎn)，一是銑削速度。提高此速度無疑會將刀具磨損度提高，但還可 以提高金屬單位時(shí)間切除率，將表面工件粗糙度降低。二是進(jìn)給量，其與 高速切削材料相同，隨著進(jìn)給量與切削速度的提高，工作效率同樣也會迅 速提高，有助于將熱源移開，減少工件溫度。

切削用量包含三個(gè)要素：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量。切削三要 素主要影響刀具切削力的大小，而切削力又直接決定零件的加工精度。它 們?nèi)邔η邢髁Φ挠绊懯遣煌?。其中切削速度對制造精度的影響與材料 性質(zhì)、積屑瘤有關(guān)。加工塑性金屬時(shí)，切削速度對制造精度的影響有兩個(gè) 方面。加工的整個(gè)過程都是積屑瘤不斷變化的過程，切削速度從底到高的 階段，積屑瘤產(chǎn)生，切削力逐漸最大，此時(shí)加工溫度會上升、溫度升高， ?導(dǎo)致材料塑性化，加工精度會隨著切削速度的變化而出現(xiàn)不同的結(jié)果。因 此，加工塑性材料時(shí)，要選取較小的切削速度，加工脆性材料時(shí)，可選擇 較大的切削速度。切削深度和進(jìn)給量的影響主要表現(xiàn)在當(dāng)進(jìn)給量不變、背 吃刀量增加時(shí)，主切削刃工作長度和切削面積增大，變形抗力和摩擦阻力 均倍數(shù)增加，所以切削力也增加，加工精度會隨著切削力的變化在一個(gè)穩(wěn) 定的區(qū)間。當(dāng)背吃刀量達(dá)到三倍數(shù)值后，零件加工質(zhì)量會急劇變化。當(dāng)切 削深度不變，進(jìn)給量增大，雖然實(shí)際切削面積增加，但切削厚度增大及主 切削刃工作長度不變等原因使切削變形程度增加較少，因此，在刀具允許 的進(jìn)給量狀態(tài)下，切削力的增加不明顯，對零件的加工精度影響不大。

2.1.3 ?控制加工溫度

制造過程中，控制好刀具和工件的溫度是保證零件制造精度的關(guān)鍵。 因此控制好加工溫度，離不開合理選擇的切削液。切削液在降低刀具和工 件的切削溫度的同時(shí)減少了切削阻力，切削力降低，加工質(zhì)量提升。金屬 材料加工中，常用的切削液有三種，分別是水溶液、乳化液、切削油。一 般情況下，加工鑄鐵和鋁合金時(shí)，不選用切削液;加工有色金屬時(shí)選擇含 硫的切消液，以免腐蝕工件的表面;加工鎂合金時(shí)，可選用煤油作為切削 液。在粗加工時(shí)因切削量較大，切削液主要降低溫度，一般選擇水溶液， ?連續(xù)、充分的沖洗。精加工時(shí)主要是提高加工表面的質(zhì)量，降低刀具的磨 損，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，選擇切削油能有效提高零件的加工質(zhì)量。

3 銑削加工機(jī)床對高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用

目前，針對數(shù)控高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用，主要是對其他一些技術(shù) 進(jìn)行有效配合的，如新材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)技術(shù)、 ?CNC技術(shù)、微電子技術(shù)等。其 中，銑削加工機(jī)床對高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用是比較普遍的，但是高速切 削加工技術(shù)對機(jī)床系統(tǒng)的部件提出的要求卻是非常高的。主要體現(xiàn)在以下 幾方面。

對主軸、刀柄提出比較高的剛性要求。系統(tǒng)轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在 10000～50000r/min，通過對主軸進(jìn)行運(yùn)用，以對冷卻系統(tǒng)和空氣進(jìn)行有效 壓縮，使主軸和刀柄之間的軸向間隙控制在0～0.00762mm。

對機(jī)床系統(tǒng)剛性提出了比較高的要求。銑削加工機(jī)床對高速切削加工 技術(shù)運(yùn)用過程中，為能夠充分發(fā)揮出高速切削加工技術(shù)的優(yōu)勢作用，應(yīng)對 高速供給驅(qū)動器進(jìn)行速度控制。其中，高速供給驅(qū)動器的3D輪廓加工速度 應(yīng)控制在10m/min，快進(jìn)速度應(yīng)控制在45m/min。

加工工藝必須要具有足夠高的安全可靠性。為能夠有效融合刀具壽命 和切削條件二者之間的關(guān)系，對機(jī)床的利用效率進(jìn)行有效提升，保證在無 人操作情況下，也不會影響高速切削加工技術(shù)的安全可靠性，優(yōu)質(zhì)的工藝 模型是關(guān)鍵。

4 五軸銑削加工工藝優(yōu)化

機(jī)械加工制造業(yè)中數(shù)控高速切削制造技術(shù)的應(yīng)用，有效促進(jìn)了該行業(yè) 的發(fā)展。數(shù)控五軸銑削加工工藝需要注意的事項(xiàng)較多，如加工導(dǎo)動曲面和 干涉面等。刀具軸的矢量變化作為五軸加工的基礎(chǔ)，對工作人員的實(shí)際應(yīng) 用來說具有重要意義。五軸數(shù)控銑削加工期間，刀具軌跡的設(shè)計(jì)要以產(chǎn)品 的加工需求進(jìn)行確定。

在實(shí)際應(yīng)用中，需做好下面幾項(xiàng)工作。第一，零件加工工藝方案的 確定。一部分零件的曲面比較復(fù)雜，加工前要使用CAD模型確定零件的形 狀和尺寸等，然后確定粗加工和精加工等具體加工方案。第二，刀具的路 徑選擇。刀具的路徑選擇也十分關(guān)鍵，通過UG NX10.0的CAM規(guī)劃刀具路 徑，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建刀具和機(jī)床坐標(biāo)系的設(shè)置等各項(xiàng)工作。第三，仿真。仿真 期間需要選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，確保與機(jī)床系統(tǒng)保持一致。需構(gòu)建機(jī)床 模型，添加機(jī)床幾何模型，最后設(shè)置機(jī)床參數(shù)。不同的切削參數(shù)下，高 速銑削的具體效果不同。以鋁合金高速切削工藝參數(shù)為例，當(dāng)直徑均為 20mm，轉(zhuǎn)速分別為10000r/min、 12500r/min、 15000r/min、 20000r/min， 進(jìn)給分別為4000mm/min、 5000mm/min、 6000mm/min、 10000mm/min， 切寬均為10mm，切深均為2mm時(shí)，四者的加工狀況分別為良好、差、一 般與良好。

在實(shí)際應(yīng)用期間，刀具直徑是十分重要的因素，會對加工時(shí)間與表面 質(zhì)量產(chǎn)生極大影響。相比于一般的球頭刀具，五軸加工的刀具選擇圓刀片 銑刀，能有效降低切削時(shí)間。圓刀片銑刀在實(shí)際應(yīng)用中需要合理控制步距 與直徑，一般為1 ?∶2，且步距與加工時(shí)間呈反比。加工期間需要合理控制 每齒進(jìn)給量、切削寬度、切削深度、刀具穩(wěn)定性以及切削方向等，以確保 表面質(zhì)量與平滑度。

結(jié)語

總之，在機(jī)械制造引入數(shù)控高速切削加工技術(shù)對提高我國制造業(yè)水 平而言至關(guān)重要，企業(yè)在機(jī)械制造期間也需要尤為重視有關(guān)技術(shù)的廣泛應(yīng) 用，明確其使用帶來的價(jià)值，并通過對銑削技術(shù)的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制 造與數(shù)控高速切削加工技術(shù)融合，提高機(jī)械制造效率以及質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王麗敏.數(shù)控高速切削加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配 件，2020，（003）：77-78.

[2]李穎 .一種高速數(shù)控機(jī)床專用刀具座的分析與改進(jìn)[D].大連理工大學(xué)，

2020.