机械加工中高速切削加工的关键技术分析

发布时间:2018-07-02 来源: 历史回眸 点击:


  [摘 要]在切削技术不断的发展和创新下,高速切削加工技术逐渐得到了广泛应用,作为一种高效制造加工过程。可以实现高质量、高精度的加工制造。尤其是在控制单元和数控系统的优化创新,高速切削加工逐渐被广泛应用在航天工业铝合金加工中,同时在电子元件和汽车制造领域中有所应用。而高速切削加工由于自身研制周期短、切削力偏低,可以有效提升加工效率和质量,得到了广泛的应用。由此看来,加强高速切削加工在机械制造中应用研究,有助于为改善传统技术中存在的缺陷和不足,提升加工作业效率和质量。本文就高速切削加工在机械制造中应用进行分析,提出合理的措施予以实践。
  [关键词]高速切削加工;机械制造;应用;轻合金
  中图分类号:TG506 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)24-0040-01
  一、高速切削加工技术的应用领域
  高速切削加工作为一种前沿的制造加工技术,较之传统的加工技术而言优势更为突出,可以更好地满足市场激烈竞争需求的同时,还可以保证加工质量和低成本需求。
  (一)航空航天工业轻合金加工
  在航空航天领域中,如何能够减轻重量是相关工作者长期以来的主要研究方向,在航空航天器研究制造中,通过焊接形成的组合构件,合并为含有复杂零件的综合体,通过整体制造法,将其中85%的材料剔除。由于金属切割工序自身特性,切割难度大、工作量大,传统的切削加工技术较为陈旧,实际应用中需要浪费大量的时间和精力,切削加工效率偏低。而高速切削加工技术的出现,以其独特的优势被广泛应用在航空航天加工领域中,有效改善传统工艺中存在的缺陷和不足,取得了可观的成效,无论是切削效率还是质量,抑或是切削成本都得到了显著的改善,实践应用成效更为突出。
  (二)模具制造业
  模具的生产制造更多的是采用高强度、耐磨性较强的合金材料,通过热处理制造,所以加工难度较大。以往的加工工艺主要是通过电火花加工处理,生产效率和质量偏低。而高速切削加工技术在模具加工中应用,可以有效提升模具加工效率和精度,满足高标准要求,带来更大的效益。
  (三)汽车业加工
  汽车发动机中的汽缸盖和箱体主要是采用组合机床加工方式,对于技术变化较快的零件,由于参数经常变化,所以为后续的车辆维修和更换部件带来一定的不便,现在主要是通过高速切削加工技术进行加工,可以更好地满足加工要求,提升加工效率和质量。
  (四)纤维增強复合材料加工
  对于纤维增强复合材料的加工处理,由于材料强度较高,所以切割刀具磨损十分严重,同聚晶金刚石PCD刀具高速加工和制造,实际效果较为可观。同时,还可以有效避免层间剥离问题的出现,大大提升加工效率和质量。
  (五)扩展领域
  高速切削加工技术经过不断完善和创新,技术水平得到了显著提升,而干式切削正是高速切削加工技术的拓展形态,以其快速成型和高密度零件加工优势,得到了广泛的应用,大大提升加工制造质量。
  二、高速切削加工技术的关键技术
  (一)高速切削加工技术的要求
  在高速切削加工技术应用中,需要相应的条件支持,而机床正是高速切削的关键性因素。高速切削加工技术应用要求机床厂具备高动态和高转速特点、大功率、机床刚性更为突出,同时还可以有效降低加工和制造中产生的振动,提升控制性能的同时,为高速切削加工提供安全防护,各项活动有序开展。
  其一,主轴高速运转,作为高速切削机床的核心部件,要求传递的扭矩和功率系数更大,在高速运转具有良好的动态特性。通过高精度陶瓷轴承和新润滑技术的广泛应用,促使高速主轴转速得到了显著提升。进给速度快,在提升高速主轴转速的同时,还可以有效提升进给速度,主要是采用直线电机驱动导轨。
  其二,进给系统的加速度较高,机床进给系统工作行程大概停留在几十到几百毫米左右,短行程中为了能够保证切削稳定,除了需要較高的进给速度以外,还要保证进给系统具备更高的加速度,保证切削作业活动的有序开展。在满足机床结构设计要求的同时,还可以推动机床设计创新和发展。
  其三,高速切削机床结构要求较高,对于机床结构的刚度和力学性能要求较高。
  (二)高速切削加工对刀具的要求
  对于优质刀具材料的选择,在满足高强度、耐磨性和经济型要求的同时,还需要具备更高的抗冲击性和耐热性,能够在实际应用中具备良好的力学性能。高速切削加工技术在实际应用中,要求刀具寿命更高,提升加工质量和加工精度,避免换刀带来的不必要麻烦,影响到生产效率。此外,对于高强度、高温韧性和高温强度性能,是高速切削加工中刀具材料的基础条件。当前广泛应用的高速切削刀具材料较为多样,包括金属陶瓷刀具、涂层刀具以及金刚石刀具等等。
  对于高速切削的刀具结构要求较高,刀具在高速切削作业中,以往的刀具由于接触不可靠,所以切削加工效率低。而高速切削的刀具采用短锥柄,实际应用中可以获得更高的接触刚度和切割精准度。同时,在加工中高速切削可以实现快速换刀,由于其独特的刀柄结构,换刀时间得到有效地减少。但是需要注意的是,在高速切削刀具使用前,需要经过充分的精密动平衡处理,避免工作发生不同程度上的振动问题。
  (三)高速切削加工的工艺要求
  其一,在选择切削方式时,应该尽可能通过顺铣加工工艺,保证切削工作有序开展。主要是由于在切削初期,切屑厚度较大,逐渐减小。在逆铣时,由于刀具刚切入厚度最小,随后逐渐增加,这样可能加剧刀具和工件的摩擦,刀具热量增加,径向力随之增加。
  其二,金属去除率稳定,确保工件的切削时刀具承受的负荷均衡、稳定,延长刀具使用寿命的同时,确保切削活动有序进行,提升切削质量和效率。
  其三,走刀方式选择中,对于敞口性强的区域,可以从选择从材料外面走刀,这样可以更加充分的了解到切削情况,同时尽可能降低刀具急速换向,保持单一的方向进行切削,主要是由于在急速换向时要求机床停止,然后进行后续的加工活动。这样将会造成时间的浪费,影响到切削精度。故此,应该尽可能降低刀具切入变向次数。
  三、结论
  综上所述,高速切削加工逐渐被广泛应用在航天工业铝合金加工中,同时在电子元件和汽车制造领域中有所应用。而高速切削加工由于自身研制周期短、切削力偏低,可以有效提升加工效率和质量,做出了突出的贡献。
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