張碧清

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 南平 353000）

數(shù)控高速切削目前在機械制造業(yè)得到了普遍運用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工數(shù)控操作來提高機械制造效率，合理地選用道具。高速切削工藝主要通過數(shù)控編程來進行操控的，注意切削用量，以合理的速度、較高的操作工藝來進行機械切削加工制造，在應(yīng)用高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)上，不僅提高了機械制造速度，還將現(xiàn)代操作工藝的優(yōu)勢得到了很好地體現(xiàn)。因此目前高速切削工藝在國內(nèi)機械制造業(yè)得到了廣泛運用，將這種工藝用在難加工材料、復(fù)雜曲面、薄壁件等的切削加工環(huán)節(jié)，更好地發(fā)揮了高速切削工藝的優(yōu)勢。

1 機械制造中數(shù)控高速切削加工的現(xiàn)狀分析

在新時期下，難加工材料的切削環(huán)節(jié)積極運用了高速切削工藝，促進了電火花加工成型，為后期的手工研磨以及拋光等工作打下了穩(wěn)定基礎(chǔ)。但是在實際工作中相應(yīng)的操控人員沒有及時了解市場需求，沒有考慮到市場需求的多樣化，產(chǎn)品更新的周期縮短，現(xiàn)階段面臨著嚴峻的市場競爭壓力。產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由過去的90天變?yōu)楝F(xiàn)在的20天試模，由于模具生產(chǎn)精度不高，無法保證產(chǎn)品及時上市，導(dǎo)致了行業(yè)的市場壓力大，不利于機械制造業(yè)的更好發(fā)展。

2 關(guān)于高速切削加工工藝的解析

2.1 高速切削加工工藝介紹

高速切削加工工藝是由英國物理學(xué)家首次提出的，其主要目的是：提高切削速度、避免切削變形、提高了切削質(zhì)量，有效促進機械制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。高速切削工藝可以被用在高難度的加工環(huán)節(jié)，對一些難加工的材料，如：淬硬鋼、不銹鋼、高錳鋼、復(fù)合材料等，將高速切削工藝應(yīng)用在這些材料的切削加工過程中，使得相應(yīng)材料的切削率提高了三到五倍。機械制造中，高速切削工藝是效果最佳的制造技術(shù)，因此在整個行業(yè)具有很高的應(yīng)用價值。比如在模具制造中積極應(yīng)用了高速切削工藝，使其具有了精度高的特征，高效的完成了精加工，不需要進行手工研磨和拋光就可以達到最佳的切削效果。

2.2 高速切削的主要優(yōu)勢

（1）加工工藝的優(yōu)勢。將高速切削工藝應(yīng)用在機械制造中，不僅提高了加工效率，還有效縮短了工件加工時間，保證在最短時間內(nèi)完成加工任務(wù)。給企業(yè)帶來更大的利潤，同時采用高速切削工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品不論是表面形狀精度、尺寸精度，還是粗糙程度都具有一定優(yōu)勢，可以滿足機械制造的基本要求。

（2）機械加工精度的優(yōu)勢。在機械制造相關(guān)工作中應(yīng)用高速切削工藝不僅降低加工精度，還大大提升了加工質(zhì)量，以此方式將高速切削工藝在加工精度方面的優(yōu)勢更好的體現(xiàn)出來。比如在高速切削環(huán)節(jié)，切削力較小，同時工件發(fā)生形狀變化的可能性很小，積極采用高速切削工藝進行加工，有效降低了工件受熱量，避免工件高溫受熱后發(fā)生變形。通過了解高速切削工藝的優(yōu)勢，相關(guān)作業(yè)人員提高了對這種工藝的認識，目前該工藝在機械制造中的加工環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用。

3 機械制造中數(shù)控高速切削加工工藝的實踐

3.1 高速切削加工工藝應(yīng)用的條件

高速切削工藝可以完成高難度的材料加工，在應(yīng)用高速切削工藝的過程中首先要明確高速切削加工工藝應(yīng)用的條件，在此基礎(chǔ)上，掌握高度切削工藝的技術(shù)要求，設(shè)計出合理的數(shù)控機床，從而確保了切削加工工藝的高效運行，提高了機械制造加工效率。

（1）主軸部件設(shè)計：在數(shù)控機床中，主軸部件作為主要構(gòu)成部分，也是機床運行的執(zhí)行件。比如借助主軸部件來支撐工件，促進了切削加工工藝的順利完成，提高了切削載荷力，因此說，主軸部件對加工質(zhì)量以及數(shù)控機床的性能都產(chǎn)生了直接影響。主軸部件設(shè)計作為數(shù)控機床順利運行的前提，必須要積極設(shè)計主軸部件，以此來提升加工效率，確保旋轉(zhuǎn)剛度、精度和抗振性，合理的控制熱變形，更好地保持精度。

（2）配套道具：提前準(zhǔn)備好配套的道具是數(shù)控機床高速切削加工工藝應(yīng)用的主要條件，積極設(shè)計數(shù)控機床配套道具。要求道具有很好的耐磨性，剛度要達到要求，輕度和任性足夠。在數(shù)控高速切削加工中必須要有良好的耐熱性和熱物理性能，能夠有效沖擊熱能，在市場上常用的數(shù)控加工配套道具有：涂層刀具、陶瓷刀具、金剛石刀具等。

3.2 數(shù)控加工編程技術(shù)的應(yīng)用

積極摒棄傳統(tǒng)的工藝方式，如在現(xiàn)階段的數(shù)控高速切削加工中應(yīng)用編程軟件，工藝過程繁雜，具有很高的計算精度，計算速度更高、更準(zhǔn)，插補功能不可替代。在應(yīng)用編程技術(shù)的過程中，有效提高了加工速度，確保了切削深度，及時改變了以往的加工策略，從而構(gòu)建了有效、安全、準(zhǔn)確的道具加工路徑，確保了工件表面精度。提升高速切削工藝，比如在數(shù)控高速切削加工中，積極采用等體積切削法來保持了切削厚度，確保了切削體積恒定，通過借助螺旋線方向來找到切入點，使得刀具軌跡平滑。提高了加工質(zhì)量，工件精度較高，盡量減少了刀具切入次數(shù)，提高了加工效率，避免了熱變形。

3.3 明確高速切削加工方案

（1）構(gòu)建加工控制系統(tǒng)。積極根據(jù)零件的精度要求來構(gòu)建工藝系統(tǒng)，積極了解刀具狀況，對零件加工順序以及加工流程進行合理掌控，及時做好精加工規(guī)劃。比如在粗加工環(huán)節(jié)，以最快速度和最短時間來切除工件表面的多余材料，更好地滿足了表面質(zhì)量和輪廓精度的基本要求。促進了數(shù)控機床的穩(wěn)定作業(yè)，在應(yīng)用高速切削工藝的環(huán)節(jié)有效避免了切削方向和荷載變化，采用大切削間距來進行切削加工，促進了高速切削工藝的有效應(yīng)用。

（2）制定了切削加工方案。比如及時明確了高速切削加工方案，首先設(shè)計了初始優(yōu)化模塊，使其具有了數(shù)據(jù)傳輸功能，及時完成相關(guān)試驗，采用經(jīng)典非線性模型來構(gòu)建高速切削加工體系，達到了最佳的最優(yōu)結(jié)合，在數(shù)據(jù)傳輸中，及時準(zhǔn)備了高速切削相關(guān)數(shù)據(jù)。確定切削參數(shù)，及時完成試驗設(shè)計，及時優(yōu)化切削加工工藝，及時采集相關(guān)的工藝參數(shù)，掌握加工過程的實際狀態(tài)，及時繪制加工示意圖，根據(jù)實際情況來調(diào)整加工工藝，確保了加工工藝更好的滿足了高速切削的工藝需求。

（3）控制過程數(shù)據(jù)。積極進行加工過程的數(shù)據(jù)控制，提高數(shù)據(jù)處理功能，在此環(huán)節(jié)采用過程控制分析法來掌握高速切削加工工藝的運行狀態(tài)。分析過程控制圖，積極進行過程解析，研究過程能力，提高過程控制質(zhì)量，采取科學(xué)、合理的措施來消除故障問題，保持了過程控制的安全性。將相關(guān)的過程控制數(shù)據(jù)及時發(fā)送給統(tǒng)計過程控制模塊。

3.4 高速切削工藝的注意事項

在高速切削加工的過程中，由于加工速度較快，因此一旦出現(xiàn)急停、急動等操作都會影響加工精度，因此需要將粗加工、精加工、鏡面加工等作為一個整體，做好統(tǒng)籌規(guī)劃，只有這樣才能實現(xiàn)對切削工藝的有效調(diào)整和優(yōu)化。以刀具切入和切出等方式來確保高速切削加工質(zhì)量，盡量避免刀具轉(zhuǎn)向,自覺遵循高速切削加工工藝的基本原則，保證切削過程和刀具路徑不中斷，明確刀具路徑，從而有效減少了刀具的切入次數(shù)，確保整個切削過程的有效性。合理選擇刀具，在平面加工環(huán)節(jié)，經(jīng)常采用的是立銑刀，在對立體型面進行精加工的環(huán)節(jié)及時選用了玉米銑刀、環(huán)形銑刀、球頭銑刀等變斜角輪廓的刀具，在自由曲面的加工環(huán)節(jié)，為了確保曲面加工精度，需要考慮球頭刀具切削速度的問題，采用頂端密距來進行工件加工。

3.5 高速切削過程實例分析

在數(shù)控高速切削加工中，刀具要從刀點位置開始，逐漸向結(jié)束加工部位行進，在設(shè)定的路徑上運行，在同一零件加工中，走刀方式不同，因此相應(yīng)的零件切削尺寸也不同，這對加工效率產(chǎn)生了直接影響。注意走刀方向，避免設(shè)備損壞，減少刀具的移動時間，積極使用表面平滑的道具來進行數(shù)控高速切削，如作業(yè)人員采用分層切削法進行，在加工區(qū)域一次進刀，從而生成了連續(xù)光滑的道具路徑，減少了刀路的移動次數(shù)，還能對陡峭和關(guān)鍵部位進行分別處理，不抬刀情況下實現(xiàn)了對刀具路徑的合理優(yōu)化。如模型鋼尺寸為HRC54，最小半徑4mm，尺寸為320mm×260mm，在高速切削環(huán)節(jié)，其最大加工深度達到24.8mm，在整個結(jié)構(gòu)中都采用的是數(shù)控高速切削法來進行，更好的確保了加工精度。在粗加工環(huán)節(jié)，采用順銑方式進行，做到了一次性開粗，沿著平行輪廓方向進行切削加工，借助封閉式螺旋刀具來進刀，及時完成了高線加工，同時以最快速度將多余量切除，大大提升了加工速度。為此次加工創(chuàng)造了有利的加工條件，認真規(guī)劃了進刀路徑，在半精加工中，積極對開放區(qū)域進行補刀，將整個切削工藝都控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

將高速切削工藝應(yīng)用在切削加工過程中，使得相應(yīng)材料的切削率提高了3～5倍，提升高速切削加工的有效性和安全性。構(gòu)建加工控制系統(tǒng)，制定了切削加工方案，減少刀具的移動時間，積極使用表面平滑的道具來進行數(shù)控高速切削，更好的確保了加工精度，盡量避免刀具轉(zhuǎn)向,自覺遵循高速切削加工工藝的基本原則，保證切削過程和刀具路徑不中斷，將高速切削工藝得到很好運用。