数控机床的高速切削加工技术探究

周晓平

新余学院，江西新余  338000

摘要：数控加工技术是对传统机械模具技工制造的一种全新的突破点。数控加工技术不仅能够让机械模具的生产质量和生产精准度得到显著的提升，还能够降低大量的劳动力成本和生产成本，让企业获得最高的经济收益。因此，在使用数控加工技术的过程中，工作人员必须要清楚地认识到技术的优势所在，能够根据生产模具的不同，选择科学、合适的数控加工技术。在生产的过程中，高速切削加工技术占有重要地位，本文对高速切削加工技术应用进行了探索，希望对促进制造行业的稳定发展有所帮助。

关键词：数控机床；高速切削加工；机械制造

0 前言

随着工业化进程的加速，现代制造业对产品质量、效率和成本的要求越来越高。传统的加工方式不仅效率低下，而且难以保证产品质量和精度，难以满足现代制造业的要求。高速加工技术可以有效提高加工效率和精度，减少加工过程中的热变形和刀具磨损，同时也可以 降低加工噪音和粉尘等污染物的排放。因此，数控加工零件将会越来越多地应用高速加工技术。

1 影响工件变形的因素

1.1 工件的结构及材料特性

航空、航天及船舶领域存在大量的薄壁环形件，不同结构工件的强度、刚度存在着差异。材料和力学性能不同，切削加工就会有很大差异。

1.2 工装夹具

工装夹具对工件的变形影响很大。零件若受夹紧力不均匀，则形位会发生变化，从而影响加工精度。装夹变形的预防措施包括：①将径向夹紧方式改为轴向夹紧方式，避免松开零件后产生较大的变形。②增加端面压紧点数量，使零件在机械加工过程中受力均匀，减小装夹变形。

1.3 切削参数

根据零件特性选择合适的刀具和切削参数。可以采用高速切削技术来降低加工时的切削力，以减小加工变形。选择较小的吃刀量，以减小振动，从而保证加工精度。

2 数控加工技术与高速切削技术

2.1 数控加工技术发展历程

数控加工( Numerical Control Machining) 是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，通过计算机控制机床加工运动，用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法，实现对工件的高精度加工和批量化生产，也是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。

数控加工技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代末期到60年代初期。数控加工技术经历了早期使用纸带输入媒介的阶段，随后数字化采用数码输入和磁带编程，引入数控技术提高精度和灵活性，开放式系统兼容编程语言和通信协议。近年高速高精度技术驱动进步，智能化自动化应用AI和大数据提升效率和质控。

2.2 高速切削技术

通过采用高速切削工具和切削参数优化，可以实现更快的切削速度和更高的加工效率，能够减少加工时间，提高生产能力，并降低成本。“高速切削”这个术语在国际上目前没有统一的标准定义。在实际应用中，“高速切削”一词源自德国切削物理学家卡尔·萨洛蒙( Carl Salomon) 博士提出的一个假设，他认为每种工件材料都有两个适宜的切削速度范围，即在这两个范围内进行切削时，切削温度和刀具磨损都会降低，同时切削力也会大幅度降低。非常规切削速度范围，当切削速度处于这个范围内时，可以获得较好的切削效果，但是在非常规切削速度范围内，切削温度和刀具磨损的影响较小，而切削力较低。传统切削速度范围，即常规切削速度范围。在这个范围内，切削温度和刀具磨损相对较高，并且切削力也较大，不适合用于零件加工。

3 数控机床的高速切削加工技术应用

3.1 齿轮高效磨削加工

齿轮高效磨削加工是齿轮制造领域的研究热点，国内外学者和机构针对齿轮高效磨削开展了大量研究，包括磨削工艺优化(磨削参数、冷却润滑、多工艺复合等)、磨削工具优选(砂轮耐磨性能、磨粒自锐性能)及高性能磨削机床(自动化控制、连续加工)等，以期实现齿轮高效磨削。高速磨削作为高效磨削加工的重要加工方法，因其在难加工材料中具有良好的磨削表现，因此也逐步应用于关键零部件加工中。

齿轮高速磨削是利用高速旋转砂轮对齿轮进行磨削加工的方法。相比传统的磨削方法，高速磨削具有更高的加工速度和效率。高速磨削能够快速去除材料，提高加工效率，磨削过程中的热影响区域较小，减少了工件热损伤，同时能够缩短加工周期，提高生产效率。EMURA等针对螺旋形砂轮磨齿机生产效率低的问题，采用CBN砂轮和高速数控磨齿机进行齿轮磨削试验，采用两个直驱电机将磨削主轴和工作主轴的转速分别提高至12000r/min和3000r/min，并在2001年研制了一种使用多线程螺旋形CBN 砂轮的高生产率NC齿轮磨床的同步控制器，基于PC的同步控制器，以降低生产成本，同时使用多线程螺旋形CBN砂轮提高齿轮磨削精度。

3.2淬硬模具型腔加工

在应用的过程中主要采用特别高切削速度以及超硬刀具，在生产加工的过程中可以直接对淬硬后的模具型腔进行加工操作，在一定情况下取代了传统的加工技术，且与传统的加工技术相比，该技术的工作效率特别的高，且在加工的时候质量非常高，省略了电极加工操作，减少了加工工序，使得制造人员在加工生产的时候可以采用简便的工序实施工作，从而减少制造当中的人力资源成本投入。该模具在加工的时候对于技术要求特别高，需要相关部门工作人员根据当前情况科学的制定加工方案，按照技术的标准科学的落实工作。

3.3样件快速加工

利用高速切削加工效率高的优势特点，将其应用于塑料与铝合金模具的加工当中，利用相应的计算机技术生成模型，比进行原型制造技术的还原工作效率高。因此，在生产制造的时候该技术可以对样件进行快速的加工处理，生产制造企业在落实工作的时候，需主动的进行新型技术的引进，从而为加工操作人员提供相应的加工技术保障，改善传统制造技术在进行样件加工时带来的问题，进而有针对性的进行样件的加工操作，保证样件在加工时可以按照标准规范实施，为更进一步的落实后期工作提供支持。

3.4刀柄和刀具加工

通过数控高速切削加工技术进行刀具和刀柄加工的过程中，其主要的应用要求是对刀具和刀柄的几何精度以及夹装重复定位精度加以严格控制。具体加工中，系统运行不仅会受到强烈的振动所影响，同时也会受到离心力所影响。在这样的情况下，要想实现切削加工刀具以及刀柄质量、安全的良好保障，刀具以及刀柄加工中的刚度和高速动平衡方面都需要达到足够高的要求。

3.5模具修复

模具使用的时候需要对其进行多次的修复，才可以使其在使用的时候自身的使用寿命延长，传统的模具修复是通过电加工进行的，利用高速切削加工技术能够高效的开展加工工作，优化原有的修复程序，无需对程序进行重新的编制，所以在模具修复时需要工作人员结合技术的特点进行应用。模具修复的时候积极运用相关技术开展工作，有效的提升模具修复质量和效率，从而为模具修复相关工作的科学合理实施提供保障。

4结语

随着科学技术的迅速进步发展，各个行业在发展的过程中新型科学技术的应用越来越多，高速切削加工得到了有效的进一步提升，该技术是一项现代化的高新技术，在投入使用的时候可以将制造生产技术以及理论进行有效的结合，技术在使用的时候应用了信息技术将高质量材料进行运用，将多种先进的技术进行结合。科学技术在不断进步的影响下，高速切削加工技术在制造行业当中的应用中发挥了重要作用，并且为制造企业创造了良好的经济效益。尤其是对于精密数控机床加工的时候，其可以确保加工系统的稳定运行，提升工作的质量和效率。

参考文献

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