探究高速动态加工在数控铣削中的应用
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摘 要：随着科技不断创新，我国制造业也迎来新发展。数控铣削作为机械加工中最常用的加工方法，在生产中起着重要的作用。传统的数控铣削技术已不能适应快速发展的机械制造业，应继续开发新的加工技术。高速动态加工作为最新的数控编程加工技术，将其应用于数控铣削中具有极其重要意义。基于此，本文首先介绍高速动态加工技术，并分析该技术优势，旨在探讨高速动态加工在数控铣削中的应用。
关键词：高速动态加工 数控铣削 加工效率
中图分类号：TG54 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0060-02
数控铣削中的高速动态加工技术，作为一种新的加工技术，它是在传统数控铣削的基础上优化改进形成的，并且在机械加工过程中发挥了重要的作用。高速动态加工应用了新的加工理念，其与传统加工理念相比有较大改变，这一新技术的应用对提高数控铣削的加工效率和降低加工成本具有十分重要的意义。
1 高速动态加工
高速动态加工是一种新的编程加工策略，它主要是利用刀具侧刃来切削工件，借助高速机床的高转速、高速进给以及加工过程中吃刀量的稳定性，能在较短的时间内达到快速去除材料目的，从而提高加工效率，降低生产成本。传统意义上的制造业多以人工手动操作为主，随着社会科技的不断发展、进步，制造业开始由“制造”转变为“智造”，而数控技术则是实现“智造”的重要手段。其中，数控铣削已经成为了新时期备受重视的加工方式。传统的加工刀路策略，大都用刀具的底刃来切削工件，加工效率较低，已不能适应新时期制造业的发展需要。而高速动态加工作为新时期最新的数控编程加工技术，较传统加工技术有了较大改进和突破。高速动态加工技术在高速机床和高硬刀具的配合下更能突出速度优势，尤其是在高速动态粗加工中优势更加明显。通常在零件加工时，传统的编程刀具路徑中，刀具负载稳定性较差，在刀具路径有急转弯时比较容易出现机床振动加剧现象，以及由于刀具受力的急剧变化引起的刀具快速折损现象，导致工作效率低下。而高速动态加工理念下的刀具路径则是在原先刀具路径的基础上加入几何算法，通过对刀具路径的优化（如尽量避免刀具路径的急转弯、尽量避免满刃切削、尽量保持均匀的吃刀量等等），保证了整个切削加工过程中机床负载和刀具受力的稳定性，这点对于保护机床导轨、丝杠，延长刀具使用寿命及提高加工效率，至关重要。
2 高速动态加工在数控铣削中的应用优势
高速动态加工在数控铣削中的应用优势主要体现在以下几点。
2.1 刀具方面
随着制造业的快速发展，传统的加工刀具已不再符合高速加工的要求，应用更多的是适合高速动态加工技术的刀具，该类刀具硬度高，耐磨耐高温，具备了优良的力学性能，符合高速动态铣削技术特点，更好的适应了新时期制造业的要求。
2.2 机床性能方面
高速加工机床为了适应高速加工时主轴转速高以及机床运动部件加速度高等要求，开始对机床刚性、主轴运转稳定性、导轨强度等提出了更高的要求。如机床刚性不足、主轴稳定性差，在高速动态数控铣削加工过程中很容易出现各种各样的问题，如铣削平面出现明显刀痕、铣削曲面出现凹点、铣削陡斜面出现弹刀等问题。现阶段，随着高速动态铣削加工技术的发展和应用，高速加工中心机床具备了卓越的系统功能、良好的机械结构和动态稳定性，能够为加工高质量的零件提供保证。为适应高速动态铣削加工技术，除需对主轴单元和进给系统做出改进调整之外，导轨和丝杠的刚度、强度也要相应提高，使其更适合高速运动，从而使机床在高速加工中的跟踪误差趋于最小值，以达到较高的加工精度。
2.3 加工速度方面
高速动态加工在整个加工过程中，力求全程顺铣、吃刀量和刀具受力保持均匀、以及刀具路径在进退刀和拐角处保持刀路圆顺等，以换取更高的加工速度。将其应用于数控铣削中，可以将高速与数字化仿形技术相结合，能有效减小动态刀路轨迹误差，还能在高速进给的状态下取得较高的加工精度，从而保证加工质量，提高加工质量的稳定性。
3 高速动态加工在数控铣削中的应用
以图1为例，通过对图1工件进行编程，分析高速动态加工在数控铣削中的具体应用。
该工件为45#刚材料，加工部分属于封闭式内腔挖槽加工，如果采用常规的挖槽方式进行分层铣削，则开粗加工时间会较长，而采用高速动态加工方式开粗则可大大缩短加工时间，提高加工效率。
刀具设定是数控铣削中较为重要的部分，加工刀具的选择关系到整个数控铣削的加工效率和加工质量，刀具的切削性能对切削效率的高低和加工质量有很大的影响。比如在加工硬度较高的材料（如模具钢之类）时，这就需要加工刀具必须具备较高的精度、刚度、强度以及耐用度，尤其是在高速动态铣削加工中，刀具须具备良好的耐高温性、耐磨性等特性，使其即使在高强度的加工状态下也能保质保量的完成铣削加工。以图1为例，在该零件的开粗加工过程中，考虑到加工深度为15mm、材料为45#钢、图形中最小圆角半径为R6等具体因素，再考虑到高速动态加工的加工原理和刀具路径特点，决定采用8mm直径的4刃平底钨钢铣刀进行开粗加工。理由分析：如果选用16mm直径的4刃平底刀进行开粗，则后续需对工件进行二次开粗，这将大大的增加了加工时间;从动态加工刀具路径模拟结果也会发现，在相同的进给速度和相同的吃刀量的情况下，用16mm直径的刀和用8mm直径的刀在开粗的加工时间上相差无几，而且16mm直径钨钢铣刀的刀具价格远高于8mm直径钨钢铣刀的刀具价格。由此可以看出，无论是从加工效率还是从加工成本方面考虑分析，与传统加工技术相比，高速动态加工技术在数控铣削的应用中都具有无法比拟的优势。
4 结语
综上，动态加工技术的应用，减轻了机床以及刀具的负载，既能保护机床的导轨、丝杠，又延长了刀具的使用寿命，达到了提高加工效率和降低生产成本的目的。众所周知，效率和成本直接关系到企业的生存与发展，这些因素就成为高速动态加工能被广泛应用到数控铣削当中的根本原因。因此，我们应重视起来，善于借助新技术，更多的投入到高速动态加工的研究与应用中，提高数控铣削的加工效率和加工质量，从而促进机械加工制造业的更快发展。
参考文献
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