高速切削加工在机械制造中的应用

发布时间：2021-11-22

　　摘要：由于科学技术水平的不断提高，各种新技术在市场中出现，且被广泛运用至各领域的产品制造过程中，推动了各领域的创新发展与改革。高速切削加工技术作为被广泛运用至机械制造业中的新型技术，需要对其进行研究与分析。本文就围绕高速切削加工在机械制造中的应用这一主题，进行简要地分析与探讨。

　　关键词：高速切削加工;机械制造;应用

　　0引言

　　随着机械制造业的水平逐渐上升，切削加工技术需要随之进行不断地创新与完善，以助于机械制造业能获得更好的发展。基于此，高速切削加工技术应运而生。高速切削加工技术是一种新型的加工技术，促进了机械制造的加工质量水平的提高，显现出了广阔的发展前景。

　　1高速切削加工在机械制造中的应用领域

　　1.1航空航天工业轻合金加工

　　对于航空航天领域的发展而言，其中关键的研究内容就是减轻航空航天器的重量。航空航天器是由各部分具备不同功能的构建组合合成，并通过焊接的方式使各部分构件相互连结，从而构成复杂且统一的综合体。与此同时，为减轻航空航天器的整体重量，还可以借助整体制造法的优势，剔除其中不必要的材料，这些材料最多可占据总体材料的85%。在进行金属切割的过程中，由于其工作难度较高、工作量也较大的特征，传统的切削加工技术已经无法与现代的航空航天工业相适应，不仅无法保障切削加工的质量水平，同时还降低了航空航天制造的工作效率[1]。为使航空航天工业与现代发展需求相适应，高速切削加工技术凭借其先进的技术被普遍运用于该领域的加工过程中。高速切削加工技术在航空航天工业中的运用，有利于弥补传统加工技术中的不足之处，有利于减少航空航天工业中的制造成本，有利于提高航空航天工业加工工作的效率，有利于提升航空航天工业加工技术的水平，从而保障航空航天器的建造质量。

　　1.2模具制造业

　　通常情况下，为保障模具后期的使用质量，其生产材料大部分是选取耐磨能力较好、强度较高的合金材料。由于合金材料的自身特性，在对其加工的过程中需要采用热处理加工技术，增强了模具生产的技术难度。在传统的加工技术中，主要是利用电火花加工技术对合金材料进行处理使其向模具转变。然而，电火花加工技术并不能提升模具生产制造的质量，并且对合金材料的处理效率也并不高。通过对高速切削加工技术的运用，不仅有利于提高对合金材料加工处理的速度，从而提升模具生产制造的效率，同时还有利于保障模具生产的质量水平，实现不同类型模具的高质量生产，进而促进经济效益与社会效益的提高[2]。

　　1.3汽车加工业

　　在汽车生产加工制造业中，主要是采取组合机床加工技术实现对汽车发动机各部件的组装，而构成汽车发动机最主要的构件就是箱体以及汽车盖。由于部分零件会出现技术变化速度较快的问题，其中的各项参数数据也时常发生改变，这也加大了汽车出现故障时的维修难度以及对零部件进行更换的难度。为解决这一困境，高速切削加工技术在汽车加工业中得到了广泛运用，从而提高汽车加工业在面对各项问题时的应对能力，保障汽车加工领域中的生产制造质量。

　　1.4纤维增强复合材料加工

　　由于纤维增强复合材料的强度与其他类型的材料相比高出许多，因此在对其进行加工的过程中对切割刀具的影响程度较大，极易加重切割刀具的磨损现象[3]。为减轻在纤维增强复合材料加工中对切割刀具的磨损，需要选择同聚晶金刚石PCD刀具，并在其制造过程中采取高速切削加工技术，有利于防止复合材料出现层间剥离的现象，从而提高纤维增强复合材料加工的效率。

　　1.5扩展领域

　　随着高速切削加工技术被广泛运用至各个机械制造领域，其技术水平也逐步得到创新与进步。在高速切削加工技术中，干式切削是其中重要的拓展形态。干式切削由于具备对高密度零件的加工能力，在机械制造中受到了广泛欢迎，同时，其快速成型的优势又促进了机械制造业加工效率的提升，缩小了加工制造的时间成本，从而为机械制造业带来更大的经济效益与社会效益。

　　2高速切削加工在机械制造中的应用技术

　　2.1高速切削加工技术的要求

　　对于高速切削加工技术的发展，离不开各项基础技术条件的支撑，机床就是其中最主要的技术元素之一。对于应用至高速切削加工技术中的机床，需要具备以下条件，即机床刚性强、大功率以及高转速和高动态等。机床只有具备这些特点，才能支撑起高速切削加工技术的正常使用。与此同时，还有利于减少加工和制造过程中振动频率的次数，增强高速切削加工技术在运用过程中的控制性能，从而提高该项技术在运用正常运用时的安全性，促进后续加工制造流程有序进行。在高速切削加工技术的使用过程中，主要对其技术有以下几个方面的要求：

　　其一是，需要确保主轴始终处于高速运转的状态。在高速切削机床中，主轴是其中的核心部件，其工作运行状态的质量直接影响到高速切削技术的整体使用水平。因此，主轴必须具备合格的动态特性，且传递的功率系数以及扭矩都需要具有更高的系数。为提高主轴的运转速度，可以利用新润滑技术，同时，对高精度陶瓷转轴的应用也是保障主轴高速运转的有效手段。除此之外，还可以运用直线电动驱动导轨技术提升主轴的进给速度[4]。其二是，需要确保进给系统始终处于加速度较高的状态。在高速切削加工技术的运用过程中，机床进给系统在大多数情况下都停留在几百毫米甚至是几十毫米左右。因此，为了保障高速切削加工技术在运用中的稳定性，不仅要确保进给速度保持在较高的速度，同时还需要确保进给系统的加速度始终维持在合格范围之内。从而保障高速切削加工技术在机械制造业中的正常使用。除此之外，当高速切削机床的技术在应用过程中不断被完善时，机床生产制造的这整体水平也在随之不断上升。其三是，需要确保高速切削机床的力学性能以及刚度始终保持较高水平。由于高速切削加工技术对于机床的质量要求较高，因此只有使其各方面的性能都维持在合格的区间之内，才得以保障高速切削加工技术的正常运用。

　　2.2高速切削加工对刀具的技术要求

　　在高速切削加工技术中，为减少对切割刀具的磨损，就必须选择高质量的刀具。这些刀具不仅需要具备较好的耐磨性以及高强度性，同时对耐热性、力学性能以及抗冲击性也有较高的要求，并且考虑到机械制造企业的成本需求，其刀具的选择还必须以经济型为主。与此同时，高速切削加工技术的刀具需要尽可能选择使用周期长的，以此来预防由于刀具的使用周期有限而换刀造成的问题，致使生产加工的效率降低。另一方面，高速切削加工技术中使用的刀具必须具备高温韧性、高强度性以及高温强度性能，这些特性是其基础条件。现阶段，我国市面上的高速切削刀具类型较为多样，其中运用最广泛的主要有金刚石刀具、涂层刀具以及金属陶瓷刀具等[5]。

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　　除此之外，高速切削刀具在结构方面同样有严格的标准，传统的切削刀具由于结构不够合理，接触上也存在问题，因此降低了切削加工时的工作效率。高速切削刀具凭借对结构的优化，将短锥柄应用其中，从而提高切削刀具的接触刚度，减少刀具的磨损。与此同时，还有利于保障切削刀具在切割过程中的精准度。由于对切削刀具刀柄部分的结构进行改善，缩短了切削刀具在发生磨损时换刀的时间，使之在进行高速切割的过程中，也能够实现对刀具的快速转换。值得注意的是，将高速切削刀具投入正常使用之前，必须要对其进行精密动平衡处理，以此来减少使用过程中振动问题产生的机率，保障高速切削加工技术在运用中的稳定性。

　　2.3高速切削加工的工艺技术要求

　　对于高速切削加工在工艺技术方面的要求，主要有以下几个方面：其一是，采用顺铣加工工艺。在机械制造业中，当切削工作还处于初级阶段时，需要进行切削的部分厚度还较大，之后再逐步递减，致使切削工作的难度也相应增大。因此，为保障高速切削加工技术的质量，就必须通过顺铣加工工艺的运用来确保切削工作能够有序进行。当进行逆铣的过程中，切削工作的初期阶段厚度最低，之后再随之逐步递增。通过这样的方式，有利于使各部件切削到刀具之间的摩擦力增大，从而使其热量升高，径向力增大。其二是，确保金属去除率始终处于稳定状态。这就要求在进行切削工作的过程中，工作人员需要保证切削刀具各部分的受力处于均衡的状态，增强高速切削加工的稳定性[6]。同时，还有利于使切削刀具的使用周期得以延长，有利于机械制造的切削加工的质量得以保障。其三是，合理选择走刀方式。当材料的敞开性较强时，切削刀具可以从其外部走刀，以便于工作人员对切削的情况有足够的了解。与此同时，还应该尽量避免刀具出现急速转向的可能，使其切削刀具的走向始终维持在同一方向上。究其原因，是因为如果切削刀具面临急速转向的情况，就必须将将机床强制性停止运行，然后才能继续展开后期的加工工作。长此以往，不仅会延长切削加工的工作时间，降低切削加工的工作效率，同时还有会对切削工作的精准度造成不利的影响。基于此，在进行高速切削加工的过程中，需要尽量将切削刀切入变向的次数降低最低，以此来保障高速切削加工的效率以及质量。

　　3结束语

　　总而言之，高速切削加工技术在机械制造中的运用极其广泛，主要涉及航空航天工业轻合金的加工、模具制造业以及汽车加工业，还对纤维增强复合材料加工以及扩展领域等也有所涉猎。同时，还需要重视其中各项应用技术的要求，促进切削加工效率的提高。——论文作者：汤志年TANGZhi-nian