面向高速切削的数控加工工艺研究

面向高速切削的数控加工工艺研究

常作伟

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江 哈尔滨150066

摘 要：高速切削技术是 CNC加工中的一个关键环节，它的高效使用不仅可以提高工作效率，还可以最大限度地节省资源。本文正是在面向高速加工的 CNC加工中，对该技术的应用进行了论述，以便为同类产品的加工提供参考。

关键词：数控加工 高速切削加工处理过程

近年来，高速切削技术已被广泛地应用于航空、模具、汽车等行业，随着国际形势的日益复杂和快速、健康的发展，人们对供电的安全性、可靠性提出了更高的要求。

1.高速 CNC切削技术综述

高速切削技术，是一种改进和提高传统切削技术的方法，在保持传统切削技术的基础上，提高了传统切削技术的效率。切削是一个比较复杂的系统，它涵盖了切削机理、切削机床、切削工具、切削监测等多个领域，而高速切削技术需要各种技术的协同作用。在处理各种加工物料时，既要确保材料的高速加工，又要掌握切削过程中的切削过程及切削过程的变化，才能合理地确定切削用量，确保切削过程的正常操作。

2、数控机床高速切削技术的优势

 2.1.提高切割工艺的效能

高速切削技术提高了主轴的速度，大大提高了单位时间的生产效率，缩短了一半的加工时间，提高了生产效率，大大降低了生产周期，提高了产品的市场竞争力。 尤其在汽车行业模组制造中更能凸显出其优势。

2.2减少加工变形

高速切削可以将切削力降低30%，从而大大降低了切削变形，在热传递之前，工件就会被切割，从而有效地降低了热变形，这是一种非常好的改进方法。对于一部分较细切易变形的工件可以有效地进行改善。

 2.3.可有效降低工件的表面粗糙程度

在保证生产效率的情况下，可以使用少量的进给，从而大幅度地减小工件的粗糙度，同时也可以降低切削力，在高速切削速度高的情况下，可以降低表面的粗糙度，从而大大节省了精加工后的加工过程。

 2.4提高了工艺的精确度，降低了生产成本

通过一次装夹实现精加工、粗加工和半精加工，这可以使在加工一些表面要求较为复杂的工件得到了全方位的加工，从而缩短了加工过程，提高了加工精度，降低了加工成本。

3.高速切削对数控编程的限制

高速切削加工的特点决定了刀具切削状态和加工轨迹等诸多因素的制约。这些制约因素包括：

（1）切削负荷应该是刀具能够承受的最大负荷。

（2）为了保证切削力的相对稳定性，刀具和切削物料的接触条件必须保持在一个相对稳定的位置，以防止切出速度的突变，而刀具负荷的均匀性会直接影响到刀具的使用寿命。

切割速度应处于机床所能承受的极限。

（3）保持切割方向（顺铣/反铣）不变，以防止切割方向发生突变。

（4）刀具位置不能是锐角，一些加工中心可以在锐角位置进行自动减慢，但是会造成进给速度的损耗如果数控机床没有自动减慢功能会影响到主轴的使用寿命。在实际生产中，尤其是对复杂的工件，通常不能完全满足上述要求。然而， CAM系统应提供丰富多样的编程方法，以使用户能够根据产品的外形和工艺要求，有针对性地采用适当的加工策略，以达到最大限度的符合以上要求。同时，一项或多项限制可以在需要时被忽视。例如，在切割方向改变时，通常使用两种方法进行剖面切割，这必然会引起切割方向的改变：但是，在切削时，若正确地处理刀具的位置，使刀具在加工时逐步转向，仍然能达到很好的效果。一些关键的约束是不可忽视的，并且需要达到，例如，切割机负荷不能太大，否则会造成刀片断裂。

从上述情况可以看出，在 CAM系统中，既要有各种不同的加工方式，又要在进、退、下、抬、移刀的过程中，实现刀位轨迹的平滑转换。此外，还需要对刀具负荷进行分析，并具有自动加工余量的功能。

4、数控高速切削加工技术的探讨及问题分析

4.1.高速数控机床选择

根据机床的构造，高速切削机床由高速进给系统、高速主轴和高速数控系统构成。为适应高速切削的需要，一般采用每分钟1000转/分的机床主轴，这种转速可以保证设备的正常运转。因此，主轴是机床的核心零件，它的质量对机床的寿命有很大的影响。机床必须达到某种刚性要求，并确保驱动机构能在0.4米/秒至10米/秒之间实现加速和减速。

4.2高速数控机床刀具选择

要保证高速切割，就需要对机床的刀具进行科学的选择。刀具材料、几何参数的变化对刀具的加工性能有很大的影响，因此刀具的选择要保证刀具的几何尺寸和反复定位的准确性。为了减少在高速转动时产生的离心力，必须尽可能地降低刀具的重量，在制造高强度注塑模具时，必须采用更大的切削力，选用更锐利的刀片，以严控切削角度，降低刀具的磨损。另外，高速切削工具的硬度、耐磨性和耐热性都比较高，因此可以达到一定的韧性和强度。与硬质合金刀具相比，由于陶瓷刀具具有较好的耐高温特性，所以适用于高硬度的材料。而且，陶瓷刀具有很好的耐磨性，可以确保切割时不会出现粘连，而且，在切割时，还要按照你的要求，把刀身和刀尖都切成一定的角度。

4.3.高速 CNC加工的流程

在模具零件的制造中，要严格按照工艺规范来保证制品的加工质量。尤其是在刀具加工轨迹的确定中，要准确地确定刀具的运动轨迹，从而使刀具运动轨迹发生变化，从而对刀具、机床和零件产生不良的影响。其次，为了保证数控机床的加工效率，保证数控机床的合理生产，保证数控机床与数控机床的连接。在现有的加工工艺条件下，一般都是采用顺铣加工，这种方法既能在切削时得到最大的切割厚度，又能保证切割的厚度。在模具零件的加工中，可以通过多次切削来实现工件的粗细加工，将切削深度控制在2 mm以内，而粗切削要求高、切削量小、进给速度快，从而达到工件的初步粗加工。三段螺旋切削策略的应用，保证了在不增加抬刀次数的情况下，可以连续地选取刀具的运动轨迹，综合高螺旋的优点，可以大幅度地减少模具的制造周期，改善被加工的工件的表面质量。

4.4.数控加工中的高速加工软件

例如，在高速切割高强度注射模时，加工速度为2000毫米/min，加工速度为每分钟2000毫米，加工速度为每分钟3000毫米，给料速度为每分钟3000毫米。因此，在进行数控编程时，必须考虑到刀具、零件、夹具之间的相互影响，同时也要保证刀具、刀具、刀具之间的相互影响。其次，在高速切削加工程序设计中，需要确保切削载荷的稳定性，而在注射成型时，通常使用分层法，并保证粗、细加工的切削用量是一样的，从而确保物料的去除率保持稳定。然而，在此情形下，必须保证工具的切割形状及工具的运动轨迹均平滑。

4.5问题分析

在实际应用中，数控机床在技术上的应用，对其技术性能和性能的稳定性要求越来越高，特别是在高技术水平的情况下，一般都会对其技术的安全性和有效性的要求更高。数控机床的高速切削技术，不仅要保证高速切削加工的 CNC设备和相关的切削加工工具的技术部件，还要保证高速切削加工的数控机床和相关的切削加工工具的技术部件，还要保证数控机床在实际生产中的应用。能够合理地配置和利用 CAM程序设计软件。在 CNC加工设备的加工工艺过程中，对加工过程的各个环节都进行了详细的介绍。通常认为，一套技术性能优良的 CAM软件体系，应当具备高的计算处理技术功能、插补技术功能、全程自动过切技术的确认与处理功能、自动刀柄技术和夹具技术组件的干涉技术性能与性能检验功能、进给率参数项目实现状态优化处理功能、待加工技术材料及技术部件的运行状况监测干预功能，切削工具技术部件编辑优化技术处置功能，切削加工技术操作中残留分析处置功能等。在 NC程序设计中，针对高速切削技术应用功能表现状态的加工工艺装备，需要打破常规的加工技术模式，设定切削速度参数、切削深度参数设定水平、切削进给量参数设定水平，并根据实际加工加工中的技术要求，确定相关技术指标的设置和运行环节，以保证生产工艺活动在实际中的实施，达到了预期的最好效果。

5、结束语

高速切削是一项复杂而系统的工程，为了达到这个目的，要有效地控制各个生产要素，为了保证切割的效率和品质，因此，在此基础上，机械工人必须合理地选择合适的机床和刀具，并严格按照生产流程来操作。

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