數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

　　【1】數(shù)控加工過程中的質(zhì)量控制與管理

　　隨著科學(xué)技術(shù)的變化與發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也取得了較大的提升。

　　通過數(shù)控加工技術(shù)，能夠使得一些較為復(fù)雜的機(jī)械加工問題得到有效的解決，能夠促使產(chǎn)品的精細(xì)化程度得到提升，促使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到不斷提升，并推動(dòng)了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

　　本文主要圍繞數(shù)控加工過程中的質(zhì)量控制與管理進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。

　　1 研究數(shù)控加工的重要意義

　　在數(shù)控加工過程中，其操作方法的正規(guī)與否以及操作順序的合理與否會(huì)對(duì)制造出來的產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響，這也就決定了我國(guó)數(shù)控加工產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈化。

　　此外，在數(shù)控加工過程中，其加工的科學(xué)性與合理性會(huì)使制造誤差有所削減，這對(duì)于提升我國(guó)數(shù)控制造的產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的作用。

　　現(xiàn)如今，在機(jī)械制造業(yè)中，數(shù)控在其中占據(jù)著極其重要的地位，在我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展中起到了重要的推動(dòng)作用。

　　然而，在數(shù)控生產(chǎn)中，很難消除加工過程中所存在的失誤，這樣就制約了我國(guó)數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步提升。

　　故此，提升我國(guó)的數(shù)控加工過程，能夠促使機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量得到有效的提升。

　　2 存在的主要問題

　　2.1 零件的質(zhì)量未能得到有效的保障

　　在工藝加工過程之中，其加工的流程主要是通過普通的設(shè)備來進(jìn)行加工，其加工的程序也非常分散。

　　在零件周轉(zhuǎn)過程中，要經(jīng)歷眾多的環(huán)節(jié)，多次進(jìn)行重復(fù)性的定位會(huì)對(duì)零部件造成一定的損傷，會(huì)導(dǎo)致零部件發(fā)生變形，這樣就很難保證形位公差，致使零件的質(zhì)量難以得到有效的保障。

　　此外，還存在著以下幾方面的問題，①除銹打磨面積不到位，②焊機(jī)焊頭尺寸超標(biāo)，③銑床加工不精細(xì)，④正火加熱參數(shù)不準(zhǔn)確。

　　這些都使零件的質(zhì)量得不到保障。

　　2.2 工作人員的專業(yè)素質(zhì)較低

　　首先，由于工作人員的專業(yè)素質(zhì)較低，所以在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些工作人員不重視加工過程的這一現(xiàn)象，很難及時(shí)的發(fā)現(xiàn)加工中所存在的錯(cuò)誤，這樣就導(dǎo)致浪費(fèi)了大量的生產(chǎn)時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的大量增加[1]。

　　其次，因?yàn)橐恍┎僮魅藛T并不是非常了解數(shù)控加工的過程，當(dāng)數(shù)控加工出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，他們很難進(jìn)行修正，這樣就導(dǎo)致一些產(chǎn)品沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，造成了資源的浪費(fèi)。

　　再次，由于一些員工態(tài)度不端正，也影響了數(shù)控加工產(chǎn)品的質(zhì)量，而且這種影響是長(zhǎng)期的，會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)有著持續(xù)性的影響。

　　最后，企業(yè)員工綜合素質(zhì)的缺失，也導(dǎo)致他們不能夠在質(zhì)量控制過程中重視自己的職責(zé)，不能夠?qū)Ξa(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，這就導(dǎo)致出現(xiàn)了生產(chǎn)操作不敬業(yè)的現(xiàn)象。

　　2.3 受傳統(tǒng)工藝方案的影響

　　許多數(shù)控加工公司在生產(chǎn)過程中依舊受到傳統(tǒng)工藝方案的影響，其編制較為粗放，沒有對(duì)一些新型的刀具進(jìn)行考慮。

　　在其工藝加工流程中，也沒有對(duì)加工切削的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

　　操作人員只能夠根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行加工。

　　此外，隨著除銹機(jī)的改造，手動(dòng)砂輪更換成數(shù)控銑床，但是操作工卻沒有及時(shí)去更新自己的專業(yè)知識(shí)，這樣就導(dǎo)致他們所掌握的技術(shù)不夠熟練。

　　這樣一來，就導(dǎo)致加工的質(zhì)量會(huì)受到操作人員技術(shù)水平的影響，而且其零件的加工效率較低，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量受到了較大的影響。

　　2.4 數(shù)控加工技術(shù)有待改進(jìn)

　　數(shù)控技術(shù)在我國(guó)的起步較晚，所以導(dǎo)致其加工過程沒有得到有效的優(yōu)化，這樣一來就導(dǎo)致我國(guó)的數(shù)控加工技術(shù)得不到提升，致使數(shù)控加工技術(shù)仍舊停留在一個(gè)較為傳統(tǒng)的數(shù)控方法技術(shù)上。

　　對(duì)于那些精度要求較低的零部件，那么傳統(tǒng)的數(shù)控控制技術(shù)還能夠勉強(qiáng)應(yīng)對(duì)，但是如果對(duì)精度要求較高，那么傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式就難以應(yīng)對(duì)，難以滿足質(zhì)量控制的而要求。

　　此外，在我國(guó)的數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展過程中，沒有專業(yè)人士對(duì)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)，這樣就導(dǎo)致數(shù)控生產(chǎn)控制技術(shù)得不到有效提升，難以滿足社會(huì)的發(fā)展需求[2]。

　　2.5 缺乏一個(gè)完善的管理體系

　　在生產(chǎn)制造過程中，一個(gè)完全的管理體系在其中起到監(jiān)督的作用，特別是對(duì)于那些大批量的數(shù)控加工，更是需要對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。

　　然而，在數(shù)控加工過程中，我國(guó)各企業(yè)很少有專門制定相應(yīng)的質(zhì)量管理體系，如此一來，就導(dǎo)致數(shù)控生產(chǎn)還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

　　與此同時(shí)，由于管理體系的不健全，導(dǎo)致在加工過程中一旦出現(xiàn)問題，很難及時(shí)地進(jìn)行反饋，進(jìn)而使我國(guó)的數(shù)控技術(shù)質(zhì)量控制面臨著較多的問題。

　　3 主要管理策略

　　3.1 對(duì)加工工藝方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化

　　在數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)中，以下幾方面是其中的重要內(nèi)容，①對(duì)零件數(shù)控加工的內(nèi)容進(jìn)行確定、②對(duì)數(shù)控加工工藝的路線進(jìn)行確定，③對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行確定等等。

　　與普通的加工方法相比，數(shù)控加工與其有著眾多的相同之處，然而，與普通機(jī)床加工相比，數(shù)控機(jī)床就具有更多的優(yōu)點(diǎn)，其自動(dòng)化的程度較高，而且這兩者的控制方式也存在著一定的差異性，相對(duì)而言，數(shù)控機(jī)床設(shè)備的成本要更高[3]。

　　在數(shù)控工藝方面，其工藝設(shè)計(jì)要更為精細(xì)，而且適應(yīng)性也更強(qiáng)。

　　數(shù)控加工要在程序編制以前完成，若未能對(duì)工藝方案進(jìn)行全面的考慮，那么在加工過程中，就非常容易出現(xiàn)加工錯(cuò)誤。

　　如果沒有對(duì)工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，那么其工作量也會(huì)有所增加。

　　故此，數(shù)控加工工藝方案的質(zhì)量好壞，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要的影響。

　　所以，就需要不斷地對(duì)數(shù)控加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，要與時(shí)俱進(jìn)，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)，以便能夠促進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)的不斷提升。

　　3.2 對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行有效的編制

　　在工作過程中，數(shù)控編程會(huì)輸出相應(yīng)的結(jié)果，這一結(jié)果就是數(shù)控程序的指令代碼，可以反映數(shù)控加工工藝方案，其準(zhǔn)確性表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

　　(1)在處理零件數(shù)學(xué)模型時(shí)，一定要保證準(zhǔn)確無誤，要對(duì)編程坐標(biāo)系進(jìn)行正確的定義，要對(duì)刀點(diǎn)以及數(shù)控機(jī)床的屬性進(jìn)行正確的設(shè)置。

　　(2)對(duì)于零件數(shù)控加工中的各個(gè)工序，一定要進(jìn)行正確的選擇，包括以下幾種：①對(duì)幾何形狀的刀具進(jìn)行正確的選擇、②對(duì)合理安排工序順序、③對(duì)刀削的用量進(jìn)行確定、④對(duì)走刀的路線進(jìn)行選擇。

　　在選擇切削參數(shù)時(shí)，要對(duì)以下幾方面因素進(jìn)行重點(diǎn)考慮，第一，對(duì)零件材料的加工特征進(jìn)行考慮、第二，要對(duì)刀具切削的特征進(jìn)行考慮、第三，要對(duì)零件加工的余量進(jìn)行考慮。

　　(3)在刀具運(yùn)行過程中，數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)與被加工的一些零件之間不能夠存在以下幾種問題[4]，第一，過切問題、第二，欠切問題、第三，碰撞問題、第四，相互干涉問題。

　　在數(shù)控程序編制過程中，要對(duì)數(shù)控加工的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，要選擇正確的加工內(nèi)容，促使數(shù)控機(jī)床得到有效的發(fā)揮，最終提高數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行效率。

　　3.3 選擇合適的質(zhì)量控制方法

　　在數(shù)控加工過程的質(zhì)量控制中，主要是將工序的質(zhì)量波動(dòng)控制在一個(gè)合理的界限內(nèi)，其主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：①對(duì)質(zhì)量體系文件進(jìn)行考慮，對(duì)工序加工流程進(jìn)行考慮，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量策劃方針。

　　②調(diào)查工序的能力，對(duì)工序的因素進(jìn)行全面的分析，尋找起主導(dǎo)作用的工序，并且對(duì)數(shù)控的加工質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。

　　在質(zhì)量控制過程中，要對(duì)數(shù)控加工工序的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行詳細(xì)的掌握，并且對(duì)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析有整理，以便能夠得出有價(jià)值的工序質(zhì)量狀況。

　　對(duì)工序質(zhì)量波動(dòng)的主導(dǎo)因素進(jìn)行干預(yù)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控過程質(zhì)量的控制。

　　在數(shù)控加工過程質(zhì)量控制方法中，以下幾種方法是其中的主要方法，①調(diào)查表、②分層法、③直方圖、④ 控制圖等。

　　在實(shí)際過程中，要對(duì)數(shù)控加工工序的質(zhì)量信息進(jìn)行分析，對(duì)工作人員的實(shí)際能力進(jìn)行考慮，以便能夠靈活的選擇質(zhì)量控制方法，繼而達(dá)到數(shù)控加工過程質(zhì)量控制的這一效果。

　　3.4 建立一支專業(yè)能力較強(qiáng)的數(shù)控技術(shù)隊(duì)伍

　　在數(shù)控加工過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要數(shù)控操作人員以及檢驗(yàn)人員。

　　所以這些工作人員的專業(yè)水平的高低就顯得非常重要了，會(huì)對(duì)數(shù)控加工過程的質(zhì)量有著直接的影響。

　　現(xiàn)如今，公司數(shù)控程序編制通常由工藝技術(shù)人員負(fù)責(zé)，而數(shù)控刀具準(zhǔn)備工作則是由數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備工人所負(fù)責(zé)。

　　而工藝技術(shù)人員主要對(duì)以下幾方面的問題進(jìn)行管理[5]，①產(chǎn)品零件新產(chǎn)品、②協(xié)調(diào)處理現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的技術(shù)問題;所以工藝技術(shù)人員的工作量非常的繁重，很少有時(shí)間去研究數(shù)控編程的優(yōu)化問題，與此同時(shí)，因?yàn)槭軅�(gè)人技術(shù)水平的影響，導(dǎo)致其數(shù)控加工技術(shù)水平的提升受到了極大的限制。

　　故此，相關(guān)單位就需要充分認(rèn)識(shí)到工作人員的綜合素質(zhì)對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量的重要性，要定期對(duì)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使他們能夠適應(yīng)先進(jìn)數(shù)字化生產(chǎn)模式的發(fā)展，要打造一支高素質(zhì)的數(shù)控技術(shù)隊(duì)伍，使數(shù)控工藝的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。

　　此外，還需要對(duì)他們進(jìn)行思想政治教育，使他們能夠思想道德素質(zhì)能夠有所提升，這有助于他們能夠?qū)⒆陨?全部熱情都投入到今后的工作之中，對(duì)于他們端正自己的思想態(tài)度，在工作過程中本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度去進(jìn)行數(shù)控加工生產(chǎn)有著重要的作用，使他們能夠在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)及時(shí)的改正自己的錯(cuò)誤。

　　如此一來，就能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也能夠促使公司的生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，從而進(jìn)一步提升我國(guó)的數(shù)控加工技術(shù)。

　　3.5 建立完善的檢查機(jī)制

　　在數(shù)控加工過程中，要想對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制與管理，那么就需要建立一個(gè)完善的檢查機(jī)制，這樣就能夠更好對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，進(jìn)而達(dá)到提升產(chǎn)品質(zhì)量的這一目的[6]。

　　因?yàn)樵跀?shù)控加工過程中，受人為因素的影響較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些因?yàn)楣ぷ魅藛T操作失誤的現(xiàn)象，這樣就導(dǎo)致我國(guó)的數(shù)控技術(shù)水平得不到有效的提升，難以達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　故此，就需要企業(yè)相關(guān)部門要建立科學(xué)合理的檢查機(jī)制，要減少人為失誤操作的可能性。

　　除此之外，一個(gè)完善的價(jià)值體制能夠起到一定的約束作用，可以讓工作人員在數(shù)控加工過程中，能夠端正自己的工作態(tài)度，正確對(duì)待生產(chǎn)過程，這樣就能夠促使數(shù)控加工產(chǎn)品的質(zhì)量得到極大的保障[7]。

　　此外，建立完善的檢查機(jī)制，也是將對(duì)外界約束與內(nèi)部控制進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，這樣也能夠更好地達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

　　因此，就需要企業(yè)成立專門的監(jiān)管部門，要對(duì)操作人員的數(shù)控加工過程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)操作人員出現(xiàn)不規(guī)范操作，或者是發(fā)現(xiàn)操作人員出現(xiàn)操作失誤，那么就要進(jìn)行提醒，并勒令其進(jìn)行修整，以便將公司的損失降到最低。

　　3.6 建立完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制

　　在數(shù)控加工過程中，通過建立完善的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制可以在一定程度上激發(fā)工作人員的工作積極性，能夠促使數(shù)控加工產(chǎn)品質(zhì)量的達(dá)到有效的提升。

　　獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制主要是充分利用外界的獎(jiǎng)勵(lì)制度，來促使工作人員在工作過程中能夠端正態(tài)度，認(rèn)真對(duì)待生產(chǎn)過程。

　　通過建立獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制一方面能夠調(diào)動(dòng)工作人員的工作積極性，另一方面也有助于在公司內(nèi)部營(yíng)造一個(gè)良好的競(jìng)爭(zhēng)氛圍，從而促使數(shù)控加工產(chǎn)品的質(zhì)量得到有效的提升[8]。

　　其實(shí)我國(guó)大多數(shù)企業(yè)都制定了一定的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，針對(duì)表現(xiàn)出色的員工給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)，以達(dá)到激發(fā)他們的工作熱情，當(dāng)然，許多企業(yè)也會(huì)制定一定的懲罰措施，對(duì)于一些表現(xiàn)不好的員工會(huì)給予相應(yīng)的懲罰，通過這種獎(jiǎng)懲分明的方式，來促使大多數(shù)員工能夠更好地投入到工作當(dāng)中。

　　4 結(jié)束語 作者：劉永剛

　　綜上，在我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)是其中的一項(xiàng)重要技術(shù)，對(duì)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)促進(jìn)作用。

　　故此，就需要重視數(shù)控加工過程質(zhì)量控制。

　　那么就需要對(duì)加工工藝方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化，要與時(shí)俱進(jìn)，不斷提升施工工藝技術(shù);要對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行有效的編制;要選擇合適的質(zhì)量控制方法;要建立一支專業(yè)能力較強(qiáng)的數(shù)控技術(shù)隊(duì)伍;建立完善的檢查機(jī)制;建立完善的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，如此，就能夠促使數(shù)控工藝的質(zhì)量得到有效的提升，才能夠促使產(chǎn)品的精密化程度得到不斷提升，才能夠促使我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

　　【2】試論數(shù)控高速加工技術(shù)綜述

　　論文摘要:高速切削技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),其應(yīng)用將大幅度地提高加工效率和加工質(zhì)量。

　　高速切削技術(shù)不僅涉及到高速切削加工工藝及高速切削機(jī)理,而且包括高速切削所用的刀具、機(jī)床等諸多因素。

　　本文著重介紹了高速切削各相關(guān)技術(shù)的研究動(dòng)態(tài),并對(duì)高速切削技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

　　一、 高速加工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　高速加工在切削原理上是對(duì)傳統(tǒng)切削認(rèn)識(shí)的突破。

　　據(jù)資料介紹,在國(guó)外的高速加工試驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí),當(dāng)切削速度超過一定值(V=600m/min)后,切削速度再增高,切削溫度反而降低,在切削過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)入切削并從工件處被帶走。

　　試驗(yàn)條件下的測(cè)試證明了在大多數(shù)應(yīng)用情況下,切削時(shí)工件溫度的上升不會(huì)超過3℃。

　　相應(yīng)地,在已給定的金屬切除率下,當(dāng)切削速度超過某一數(shù)值之后,實(shí)際切削力會(huì)近似保持不變。

　　經(jīng)過理想的高速加工后,切屑變形及其收縮加工的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用對(duì)航空制造業(yè)有著重要的意義。

　　高速加工自身必須是一個(gè)各相關(guān)要素相互協(xié)調(diào)的系統(tǒng),是多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用,為此機(jī)床廠商應(yīng)進(jìn)行大力的開發(fā)研制,推出與高速加工相關(guān)的新技術(shù)設(shè)備。

　　二、 數(shù)控高速加工的發(fā)展現(xiàn)狀

　　實(shí)用的高速加工技術(shù)跟隨引進(jìn)的先進(jìn)數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線、刀具(工具)、數(shù)控機(jī)床(設(shè)備),在機(jī)械制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用,相應(yīng)的管理模式、技術(shù)、理念隨之融入企業(yè)。

　　在我國(guó)航天、航空、汽輪機(jī)、模具等行業(yè),程度不同地應(yīng)用了高速加工技術(shù),其間的差距在于國(guó)家對(duì)該行業(yè)投入資金、引進(jìn)政策等支持的多少,以及企業(yè)家們對(duì)高速加工系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)識(shí)的深淺。

　　相對(duì)于汽車制造業(yè)而言,這類機(jī)械制造行業(yè)基本上是屬于工藝離散型制造業(yè)。

　　其高速加工技術(shù)主要表征在對(duì)高速數(shù)控機(jī)床與刀具技術(shù)的應(yīng)用上。

　　目前國(guó)內(nèi)已引進(jìn)的加工中心、數(shù)控鏜、銑床主軸轉(zhuǎn)速一般≤8 000r/min(極少有12 000r/min),快進(jìn)速度≤40m/min。

　　對(duì)鑄鋁、鍛鋁合金體、高強(qiáng)度鑄鐵和結(jié)構(gòu)鋼件,多采用超細(xì)硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具材料和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的各類刀具加工。

　　超硬刀具材料及專用結(jié)構(gòu)刀具應(yīng)用還較少,加之機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速偏低,一般不能進(jìn)入高速切削領(lǐng)域。

　　以銑削加工為例,這些行業(yè)加工鋁合金工件:切削速度1 000m/min,進(jìn)給速度15m/min,每齒進(jìn)刀量0.35mm。

　　車削:切削速度700m/min。

　　銑削鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼(含不銹鋼)工件:切削速度500m/min,進(jìn)給速度10m/min,每齒進(jìn)刀量0.3mm。

　　上述行業(yè)中,數(shù)控設(shè)備利用率僅為25%左右。

　　預(yù)計(jì)“十五”期間,上述行業(yè)將會(huì)在應(yīng)用高速加工技術(shù)方面發(fā)生跳躍式的進(jìn)步與發(fā)展。

　　三、 數(shù)控高速加工機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)

　　高速機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的前提和關(guān)鍵。

　　具有高精度的高轉(zhuǎn)速主軸,具有控制精度高的高軸向進(jìn)給速度和進(jìn)給加速度的軸向進(jìn)給系統(tǒng),又是高速機(jī)床的關(guān)鍵所在。

　　分述如下:

　　1. 高速主軸

　　高速主軸是高速切削最關(guān)鍵零件之一。

　　目前主軸轉(zhuǎn)速在10 000～20 000 r/ min的加工中心越來越普及,轉(zhuǎn)速高達(dá)100 000 r/ min、200 000 r/ min、250 000 r/ min的實(shí)用高速主軸也正在研制開發(fā)中。

　　高速主軸轉(zhuǎn)速極高,主軸零件在離心力作用下產(chǎn)生振動(dòng)和變形,高速運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦和大功率內(nèi)裝電機(jī)產(chǎn)生的熱會(huì)引起高溫和變形,所以必須嚴(yán)格控制。

　　為此對(duì)高速主軸提出如下性能要求:(1)高轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速范圍;(2)足夠的剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度;(3)良好的熱穩(wěn)定性;(4)大功率;(5)先進(jìn)的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng);(6)可靠的主軸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　2. 快速進(jìn)給系統(tǒng)

　　高速切削時(shí),為了保持刀具每齒進(jìn)給量基本不變,隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高,進(jìn)給速度也必須大幅度地提高。

　　目前高速切削進(jìn)給速度已高達(dá)50m/min～120m/min,要實(shí)現(xiàn)并準(zhǔn)確控制這樣的進(jìn)給速度對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、滾珠絲杠、伺服系統(tǒng)、工作臺(tái)結(jié)構(gòu)等提出了新的要求。

　　而且,由于機(jī)床上直線運(yùn)動(dòng)行程一般較短,高速加工機(jī)床必須實(shí)現(xiàn)較高的進(jìn)給加減速才有意義。

　　為了適應(yīng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)高速化的要求,在高速加工機(jī)床上主要采用如下措施:(1)采用新型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌,直線滾動(dòng)導(dǎo)軌中球軸承與鋼導(dǎo)軌之間接觸面積很小,其摩擦系數(shù)僅為槽式導(dǎo)軌的1/ 20左右,而且使用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌后,“爬行”現(xiàn)象可大大減少;(2)高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用小螺距大尺寸高質(zhì)量滾珠絲杠或粗螺距多頭滾珠絲杠,其目的是在不降低精度的前提下獲得較高的進(jìn)給速度和進(jìn)給加減速度;(3)高速進(jìn)給伺服系統(tǒng)已發(fā)展為數(shù)字化、智能化和軟件化,高速切削機(jī)床己開始采用全數(shù)字交流伺服電機(jī)和控制技術(shù);(4)為了盡量減少工作臺(tái)重量但又不損失剛度,高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)通常采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料;(5)為提高進(jìn)給速度,更先進(jìn)、更高速的直線電機(jī)己經(jīng)發(fā)展起來。

　　直線電機(jī)消除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、彈性變形等問題,減少了傳動(dòng)摩擦力,幾乎沒有反向間隙。

　　直線電機(jī)具有高加、減速特性,加速度可達(dá)2g,為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的10～20倍,進(jìn)給速度為傳統(tǒng)的4～5倍,采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),具有單位面積推力大、易產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)不需要維護(hù)等明顯優(yōu)點(diǎn)。

　　3. 高速切削刀具技術(shù)

　　(1)刀具材料。

　　高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學(xué)親合力要小,并具有優(yōu)異的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性,抗沖擊、耐磨損。

　　目前在高速切削中常用的刀具材料有單涂層或多涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石等。

　　(2)高速切削刀具結(jié)構(gòu)。

　　高轉(zhuǎn)速引起的離心力在高速切削中會(huì)使抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性都較低的刀片發(fā)生斷裂,除損傷工件外,對(duì)操作者和機(jī)床會(huì)帶來危險(xiǎn)。

　　因此,高速切削刀具除了滿足靜平衡外還必須滿足動(dòng)平衡要求。

　　動(dòng)平衡一般對(duì)小直徑刀具要求不嚴(yán),對(duì)大直徑刀具或盤類刀具要求嚴(yán)格。

　　外伸較長(zhǎng)的刀具,必須進(jìn)行動(dòng)平衡。

　　另外需要對(duì)刀具、夾頭、主軸等每個(gè)元件單獨(dú)進(jìn)行平衡,還要對(duì)刀具與夾頭組合體進(jìn)行平衡。

　　最后,將刀具連同主軸一起進(jìn)行平衡。

　　但目前還沒有統(tǒng)一的平衡標(biāo)準(zhǔn),對(duì)ISO1940-1標(biāo)準(zhǔn)中的平衡質(zhì)量G值為平衡標(biāo)準(zhǔn)也有不同的看法,有的企業(yè)以G1為標(biāo)準(zhǔn)(所謂G1,即刀具在10 000r/min回轉(zhuǎn)時(shí),回轉(zhuǎn)軸與刀具中心軸線之間只允許相差1Lm),有的以G215為標(biāo)準(zhǔn)。

　　(3)高速切削刀具幾何參數(shù)。

　　高速切削刀具刀刃的形狀正向著高剛性、復(fù)合化、多刃化和表面超精加工方向發(fā)展。

　　刀具幾何參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量、刀具耐用度有很大的影響,一般高速切削刀具的前角平均比傳統(tǒng)加工刀具小10b,后角約大5b～8b。

　　為防止刀尖處的熱磨損,主、副切削刃連接處應(yīng)采用修圓刀尖或倒角刀尖,以增大刀尖角,加大刀尖附近刃區(qū)切削刃的長(zhǎng)度,提高刀具剛性和減少刀刃破損的概率。

　　(4)高速切削刀柄系統(tǒng)。

　　加工中心主軸與刀具的連接大多采用7B24錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng),ISO、CAT、DIN、BT等都屬此類。

　　用在高速切削加工時(shí),這類系統(tǒng)出現(xiàn)了許多問題,主要表現(xiàn)為:剛性不足、ATC(自動(dòng)換刀)的重復(fù)精度不穩(wěn)定、受離心力作用的影響較大、刀柄錐度大,不利于快速換刀及機(jī)床的小型化。

　　針對(duì)這些問題,為提高刀具與機(jī)床主軸的連接剛性和裝夾精度,適應(yīng)高速切削加工技術(shù)發(fā)展的需要,相繼開發(fā)了刀柄與主軸內(nèi)孔錐面和端面同時(shí)貼緊的兩面定位的刀柄。

　　兩面定位刀柄主要有兩大類:一類是對(duì)現(xiàn)有7B24錐度刀柄進(jìn)行的改進(jìn)性設(shè)計(jì),如BIG-PLUS、WSU、ABSC等系統(tǒng);另一類是采用新思路設(shè)計(jì)的1B10中空短錐刀柄系統(tǒng),有德國(guó)開發(fā)的HSK、美國(guó)開發(fā)的KM及日本開發(fā)的NC5等幾種形式。

　　4. 高速切削工藝

　　高速切削具有加工效率高、加工精度高、單件加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　高速加工和傳統(tǒng)加工工藝有所不同,傳統(tǒng)加工認(rèn)為,高效率來自低轉(zhuǎn)速、大切深、緩進(jìn)給、單行程,而在高速加工中,高轉(zhuǎn)速、中切深、快進(jìn)給、多行程則更為有利。

　　高速切削作為一種新的切削方式,目前尚沒有完整的加工參數(shù)表可供選擇,也沒有較多的加工實(shí)例可供參考,還沒有建立起實(shí)用化的高速切削數(shù)據(jù)庫(kù),在高速加工的工藝參數(shù)優(yōu)化方面,也還需要做大量的工作。

　　高速切削NC編程需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程加以修改。

　　零件程序要求精確并必須保證切削負(fù)荷穩(wěn)定。

　　多數(shù)CNC軟件中的自動(dòng)編程都還不能滿足高速切削加工的要求,需要由人工編程加以補(bǔ)充。

　　應(yīng)該采用一種全新的編程方式,使切削數(shù)據(jù)適合高速主軸的功率特性曲線。

　　目前, Cimatron、Mastercam、UG、Pro/E等CAM軟件,都已添加了適合于高速切削的編程模塊。

　　5. 高速機(jī)床的床身、立柱和工作臺(tái)

　　通過計(jì)算機(jī)輔助工程的方法,特別是用有限元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),能獲得減輕重量、提高剛度的床身和工作臺(tái)。

　　四、 結(jié)語

　　高速加工技術(shù)是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)之一,其產(chǎn)生是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化和各種先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的綜合結(jié)果。

　　在此背景下,高速加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,逐步發(fā)展成為綜合性系統(tǒng)工程技術(shù),并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

　　高速加工的巨大吸引力在于實(shí)現(xiàn)高速加工的同時(shí),保證了高速加工精度。

　　航空航天、汽車及模具制造業(yè)對(duì)高速加工的認(rèn)同與強(qiáng)烈要求,推動(dòng)著高速加工技術(shù)在國(guó)際上的發(fā)展。

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