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机械制造数控加工工艺研究

摘要:高速切削作为机械制造中的一种基本工艺,经常被用于零件加工环节,主要具有速度高、精确性高等明显优势。文章以机械制造为例,首先介绍了高速切削加工的现状,了解高速切削加工工艺特征,在此基础上明确了高速切削的主要优势,然后针对数控高速切削加工工艺在机械制造中的实践展开了详细探讨。

关键词:机械制造;数控高速切削;加工工艺实践

数控高速切削目前在机械制造业得到了普遍运用,日常加工中主要借助了高速加工的基本原理,以精加工数控操作来提高机械制造效率,合理地选用道具。高速切削工艺主要通过数控编程来进行操控的,注意切削用量,以合理的速度、较高的操作工艺来进行机械切削加工制造,在应用高速切削技术的基础上,不仅提高了机械制造速度,还将现代操作工艺的优势得到了很好地体现。因此目前高速切削工艺在国内机械制造业得到了广泛运用,将这种工艺用在难加工材料、复杂曲面、薄壁件等的切削加工环节,更好地发挥了高速切削工艺的优势。

1机械制造中数控高速切削加工的现状分析

在新时期下,难加工材料的切削环节积极运用了高速切削工艺,促进了电火花加工成型,为后期的手工研磨以及抛光等工作打下了稳定基础。但是在实际工作中相应的操控人员没有及时了解市场需求,没有考虑到市场需求的多样化,产品更新的周期缩短,现阶段面临着严峻的市场竞争压力。产品的生产周期由过去的90天变为现在的20天试模,由于模具生产精度不高,无法保证产品及时上市,导致了行业的市场压力大,不利于机械制造业的更好发展。

2关于高速切削加工工艺的解析

2.1高速切削加工工艺介绍。高速切削加工工艺是由英国物理学家首次提出的,其主要目的是:提高切削速度、避免切削变形、提高了切削质量,有效促进机械制造业的稳定发展。高速切削工艺可以被用在高难度的加工环节,对一些难加工的材料,如:淬硬钢、不锈钢、高锰钢、复合材料等,将高速切削工艺应用在这些材料的切削加工过程中,使得相应材料的切削率提高了三到五倍。机械制造中,高速切削工艺是效果最佳的制造技术,因此在整个行业具有很高的应用价值。比如在模具制造中积极应用了高速切削工艺,使其具有了精度高的特征,高效的完成了精加工,不需要进行手工研磨和抛光就可以达到最佳的切削效果。2.2高速切削的主要优势。(1)加工工艺的优势。将高速切削工艺应用在机械制造中,不仅提高了加工效率,还有效缩短了工件加工时间,保证在最短时间内完成加工任务。给企业带来更大的利润,同时采用高速切削工艺生产的产品不论是表面形状精度、尺寸精度,还是粗糙程度都具有一定优势,可以满足机械制造的基本要求。(2)机械加工精度的优势。在机械制造相关工作中应用高速切削工艺不仅降低加工精度,还大大提升了加工质量,以此方式将高速切削工艺在加工精度方面的优势更好的体现出来。比如在高速切削环节,切削力较小,同时工件发生形状变化的可能性很小,积极采用高速切削工艺进行加工,有效降低了工件受热量,避免工件高温受热后发生变形。通过了解高速切削工艺的优势,相关作业人员提高了对这种工艺的认识,目前该工艺在机械制造中的加工环节得到了广泛应用。

3机械制造中数控高速切削加工工艺的实践

3.1高速切削加工工艺应用的条件。高速切削工艺可以完成高难度的材料加工,在应用高速切削工艺的过程中首先要明确高速切削加工工艺应用的条件,在此基础上,掌握高度切削工艺的技术要求,设计出合理的数控机床,从而确保了切削加工工艺的高效运行,提高了机械制造加工效率。(1)主轴部件设计:在数控机床中,主轴部件作为主要构成部分,也是机床运行的执行件。比如借助主轴部件来支撑工件,促进了切削加工工艺的顺利完成,提高了切削载荷力,因此说,主轴部件对加工质量以及数控机床的性能都产生了直接影响。主轴部件设计作为数控机床顺利运行的前提,必须要积极设计主轴部件,以此来提升加工效率,确保旋转刚度、精度和抗振性,合理的控制热变形,更好地保持精度。(2)配套道具:提前准备好配套的道具是数控机床高速切削加工工艺应用的主要条件,积极设计数控机床配套道具。要求道具有很好的耐磨性,刚度要达到要求,轻度和任性足够。在数控高速切削加工中必须要有良好的耐热性和热物理性能,能够有效冲击热能,在市场上常用的数控加工配套道具有:涂层刀具、陶瓷刀具、金刚石刀具等。3.2数控加工编程技术的应用。积极摒弃传统的工艺方式,如在现阶段的数控高速切削加工中应用编程软件,工艺过程繁杂,具有很高的计算精度,计算速度更高、更准,插补功能不可替代。在应用编程技术的过程中,有效提高了加工速度,确保了切削深度,及时改变了以往的加工策略,从而构建了有效、安全、准确的道具加工路径,确保了工件表面精度。提升高速切削工艺,比如在数控高速切削加工中,积极采用等体积切削法来保持了切削厚度,确保了切削体积恒定,通过借助螺旋线方向来找到切入点,使得刀具轨迹平滑。提高了加工质量,工件精度较高,尽量减少了刀具切入次数,提高了加工效率,避免了热变形。3.3明确高速切削加工方案。(1)构建加工控制系统。积极根据零件的精度要求来构建工艺系统,积极了解刀具状况,对零件加工顺序以及加工流程进行合理掌控,及时做好精加工规划。比如在粗加工环节,以最快速度和最短时间来切除工件表面的多余材料,更好地满足了表面质量和轮廓精度的基本要求。促进了数控机床的稳定作业,在应用高速切削工艺的环节有效避免了切削方向和荷载变化,采用大切削间距来进行切削加工,促进了高速切削工艺的有效应用。(2)制定了切削加工方案。比如及时明确了高速切削加工方案,首先设计了初始优化模块,使其具有了数据传输功能,及时完成相关试验,采用经典非线性模型来构建高速切削加工体系,达到了最佳的最优结合,在数据传输中,及时准备了高速切削相关数据。确定切削参数,及时完成试验设计,及时优化切削加工工艺,及时采集相关的工艺参数,掌握加工过程的实际状态,及时绘制加工示意图,根据实际情况来调整加工工艺,确保了加工工艺更好的满足了高速切削的工艺需求。(3)控制过程数据。积极进行加工过程的数据控制,提高数据处理功能,在此环节采用过程控制分析法来掌握高速切削加工工艺的运行状态。分析过程控制图,积极进行过程解析,研究过程能力,提高过程控制质量,采取科学、合理的措施来消除故障问题,保持了过程控制的安全性。将相关的过程控制数据及时发送给统计过程控制模块。3.4高速切削工艺的注意事项。在高速切削加工的过程中,由于加工速度较快,因此一旦出现急停、急动等操作都会影响加工精度,因此需要将粗加工、精加工、镜面加工等作为一个整体,做好统筹规划,只有这样才能实现对切削工艺的有效调整和优化。以刀具切入和切出等方式来确保高速切削加工质量,尽量避免刀具转向,自觉遵循高速切削加工工艺的基本原则,保证切削过程和刀具路径不中断,明确刀具路径,从而有效减少了刀具的切入次数,确保整个切削过程的有效性。合理选择刀具,在平面加工环节,经常采用的是立铣刀,在对立体型面进行精加工的环节及时选用了玉米铣刀、环形铣刀、球头铣刀等变斜角轮廓的刀具,在自由曲面的加工环节,为了确保曲面加工精度,需要考虑球头刀具切削速度的问题,采用顶端密距来进行工件加工。3.5高速切削过程实例分析。在数控高速切削加工中,刀具要从刀点位置开始,逐渐向结束加工部位行进,在设定的路径上运行,在同一零件加工中,走刀方式不同,因此相应的零件切削尺寸也不同,这对加工效率产生了直接影响。注意走刀方向,避免设备损坏,减少刀具的移动时间,积极使用表面平滑的道具来进行数控高速切削,如作业人员采用分层切削法进行,在加工区域一次进刀,从而生成了连续光滑的道具路径,减少了刀路的移动次数,还能对陡峭和关键部位进行分别处理,不抬刀情况下实现了对刀具路径的合理优化。如模型钢尺寸为HRC54,最小半径4mm,尺寸为320mm×260mm,在高速切削环节,其最大加工深度达到24.8mm,在整个结构中都采用的是数控高速切削法来进行,更好的确保了加工精度。在粗加工环节,采用顺铣方式进行,做到了一次性开粗,沿着平行轮廓方向进行切削加工,借助封闭式螺旋刀具来进刀,及时完成了高线加工,同时以最快速度将多余量切除,大大提升了加工速度。为此次加工创造了有利的加工条件,认真规划了进刀路径,在半精加工中,积极对开放区域进行补刀,将整个切削工艺都控制在标准范围内。

4结语

将高速切削工艺应用在切削加工过程中,使得相应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。构建加工控制系统,制定了切削加工方案,减少刀具的移动时间,积极使用表面平滑的道具来进行数控高速切削,更好的确保了加工精度,尽量避免刀具转向,自觉遵循高速切削加工工艺的基本原则,保证切削过程和刀具路径不中断,将高速切削工艺得到很好运用。

参考文献

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作者:张碧清 单位:福建林业职业技术学院

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