2022年提高数控加工中心切削效率的途径.x

1、数控加工作为现代制造业先进生产力的代表，在机械、航空航天和模具等行业发挥着极为重要的作用；90岁月以来，欧、美、日各国竞相开发和应用新一代高速数控机床，加快了机床高速化进展步伐；高速主轴单元中电机主轴转速 15000 100000r/min ，高速且高加 / 减速度的进给运动部件的快移速度60120m/min ， 切削进给速度高达 60m/min ，高速加工中心进给速度可达80m/min ，空运行速度可达 100m/min 左右；美国 cincinnati 公司的 hypermach 机床进给速度最大达60m/min ，快速为 100m/min ，主轴转速已达60000r/min ；在加工精度

2、方面，近10 年来，一般级数控机床的加工精度已由10m提高到 5m，精密级加工中心就从 3 5m提高到 1 1.5 m，并且超精密加工精度已开头进入纳米级0.01 m；控机床特殊是高速加工中心的开发应用与超高速切削紧密相关；1. 国内外加工中心切削水平的差异而新一代高速数目前先进国家的车削和铣削的切削速度已达到50008000m/min以上；机床主轴转数在30000r/min 有的高达 10 万 r/min 以上；例如：在铣削平面时，国外的切削速度一般大于1000 2000m/min ，而国内只相当于国外的 1/12 1/15 ，即国内干 1215 个小时的活相当于国外干1 个小时； 据调查，

3、 很多加工中心的实际切削时间不到工作时间的55%；因此，如何提高加工效率，降低废品率成了众多企业共同探讨的问题；对国内数控加工中心切削效率部分调查发觉，普遍存在如刀具精度低、刀片跳动量大、加工光滑度低、工艺设备不配套等诸多问题；2. 提高切削效率的途径（1） 合理挑选切削用量当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示出很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径；实践证明，当切削速度提高 10 倍，进给速度提高 20 倍，远远超越传统的切削 “禁区 ”后，切削机理发生了根本的变化；其结果是：单位功率的金属切除率提高了 30% 40%，切削力降低了

4、 30%，刀具的切削寿命提高了 70%，大幅度降低了留在工件上的切削热，切削振动几乎消逝；切削加工发生了本质性的飞跃；根据目前机床的情形来看，要充分发挥先进刀具的高速加工才能，需采纳高速加工，增大单位时间材料被切除的体积 材料切除率 q；在挑选合理切削用量的同时，尽量挑选密齿刀（在刀具每英寸直径上的刀齿数 3），增加每齿进给量，提高生产率及刀具寿命；有关试验讨论说明：当线速度为 165m/min ，每齿进给为 0.04mm 时，进给速度为341m/min ，刀具寿命为 30 件；假如将切削速度提高到 350 m/min ，每齿进给为 0.18mm ，进给速度就达到2785m/min ，是原先加

5、工效率的 817%，而刀具寿命增加到了 117 件；（2） 挑选性能好的刀具材料在数控机床切削加工中，金属切削刀具的作用不亚于瓦特创造的蒸气机；制造刀具的材料必需具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性 切削加工、锻造和热处理等 ， 并不易变形；目前国内外性能好的刀具材料主要有：金属陶瓷、硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石（ pcd）和立方氮化硼（ cbn）刀具等；它们各具特点，适应的工件材料和切削速度范畴各不相同； cbn 适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等， 如加工高硬钢件 50 67hrc和冷硬铸铁时主要选用陶瓷刀具和 cbn 刀具，其中加工硬度 6

6、065hrc以下的工件可用陶瓷刀具， 而 65hrc以上的工件就用 cbn刀具进行切削；pcd适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等，加工铝合金件时 ,主要采纳 pcd和金刚石膜涂层刀具；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具； 硬质合金涂层刀具 （如涂层 tin、tic、ticn、tiain 等）虽然硬度较高，适于加工的工件范畴广，但其抗氧化温度一般不高，所以切削速度的提高也受到限制，一般可在400 500m/min 范畴内加工钢铁件，而al2o3 涂层的高温硬度高，在高速范畴内加工时，其耐磨性较 tic、tin 涂层都好；此外，刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低

7、和加工质量有很大影响，高速切削时的刀具前角一般比一般切削时小 10°，后角大 5°8°；为防止刀尖处的热磨损，主、副切削刃连接处应采纳修圆刀尖或倒角刀 尖，以增大局部刀尖角， 增大刀尖邻近切削刃的长度和刀具材料体积，以提高刀具刚性和削减刀具破旧率；（3） 加快涂层技术的开发刀具涂层技术自从问世以来，对刀具性能的改善和加工技术的进步起着特别重要的作用，涂层刀具已经成为现代刀具的标志，在刀具中所占比例已超过50%；在 21 世纪初，涂层刀具的比例将进一步增加，有望在技术上突破cbn 涂层技术，使 cbn 的优良性能在更多的刀具和切削加工中得到应用包括精密复杂刀具和成形

8、刀具 ，这将全面提高加工黑色金属的切削水平；此外，纳米级超薄超多层和新型涂层材料的开发应用的速度将加快，涂层将成为改善刀具性能的主要途径；（4） 挑选高精度刀片刀片精度低，跳动量太大，面铣刀加工的平面光滑度将降低，甚至显现沟状；高精度数控机床上刀片的跳动量应掌握在 25m；随着数控机床的进展，相应显现刀片的表面改性涂层处理（基体为高速钢、c类硬质合金、 i 基类金属陶瓷） ，很大程度上提高了刀片精度；与此同时，显现了各种新型可转位刀片结构，如用于车削的高效刮光刀片、外形复杂的带前角铣刀刀片、球头立铣刀刀片、防甩飞的高速铣刀刀片等；可转位刀片进入了材料、涂层、槽型综合开发的新阶段，可依据加工材料

9、和加工工序合理组合材料、涂层、槽型的功能， 开发出具有正确加工成效的刀片，以满意高速、 高寿命切削加工生产技术的不同要求；（5） 提高加工表面质量在保持相同的切削效率 即相同 q 值下，提高切削速度可改善切屑形成过程和增加切削阻尼，抑制颤振， 相应地削减每个刀齿的进给量能降低切削表面轨迹形成的残留高度，改善表面粗糙度，从而有利于精密零 件和模具的加工；（6） 建立合理的刀具储备这里的刀具是指高切削效率刀具，而这些刀具的价格较高，相同直径的铣刀，好刀具的价格可能是一般刀具的几倍甚至十几倍；假如一个企业长期存放一大批好刀具，而这些刀具又可能长时间用不上，就造成资金积压；但假如平常一把刀具也不储备，

10、或储备数量太少，很快就用完了，而新刀具一时又买不到，这样必定会影响数控加工的效率；绝大多数企业的加工中心的刀库均可容纳 40 把刀具以上，并有 60、90、120等不同刀数的刀库可供挑选；刀具之间交换时间越来越短，德国 steinel公司的 bz26，日本 makino公司的 mcc8，6 美国 cincinnati 公司的 maxim500型加工中心的换刀时间只需 3 4s；（7） 设计简易的磨刀夹具机夹铣刀盘效率高，使用便利，深受操作者欢迎，但刀片消耗量大，使用成本高，而且多数情形下刀片的损坏是由于刃口磨损造成的，因此刀片的重磨再利用对工厂来说可获得较高经济效益；硬质合金刀片的硬度高，磨削

11、效率低，采纳单片磨削将达不到节省的目的，需设计出高效简洁的夹具，实现一次装夹多个刀片；（ 8）加工方式的挑选加工方式可分为顺铣与逆铣两种；而加工中心的机械传动系统和结构本身就有较高的精度和刚度，相对运动面的摩擦系数小， 传动部件的间隙小， 运动惯量小， 并有适当的阻尼比， 因此可以采纳顺铣的方式加工， 以提高加工效率；此外，依据加工体会，顺铣比逆铣时刀具寿命要提高1 倍多，采纳不对称的立铣方法，刀具寿命可提高 23 倍；（ 9）挑选合理的加工路线数控机床特殊是 4 轴以上加工中心，一般是一次装夹、多方位加工，并且都有刀库，可自动更换刀具，一次加工成形；因此确定正确简洁的加工路线，是保证加工质量

12、和提高效率的基础；编程时确定加工路线的 原就主要有：应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；应尽量缩短加工路线，削减刀具空程移动时 间；应使数值运算简洁，程序段数量少，以削减编程工作量；如对于位置精度和尺寸公差要求高的孔加工来说，孔直径小于 1820mm的加工工艺路线为：钻中心孔钻孔扩孔铰孔，而对于孔直径大于18 20mm的加工工艺路线就为钻孔扩孔粗镗孔精镗孔；此外，通过对加工工艺的综合应用，削减工件的安装次数，可有效缩短搬运和装夹时间；例如将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工；（10）工件装夹的挑选数控加工时由于工序集中的缘由，在对零件

13、进行定位、夹紧设计以及夹具的选用和设计等问题上要全面考虑；第一，应尽量采纳组合夹具，由于通用夹具的柔性差、定位精度相对较低，当产品批量比较大、加工精度要求高时可以设计专用夹具；其次，在挑选工装时应有利于刀具交换和在线测量，防止发生碰撞干涉；（11）加工中心的帮助设备要配套在加工中心采纳如刀具预调仪，自动测量装置，精密的检测仪等测量装置；采纳自动测量装置时，操作员无须对零件的定位保证特别精准，也不需要操作员时刻移动和调剂零件以协作加工程序的某些固定坐标系，可以削减装夹时间； 借助测量， 原先包括装夹时间在内需要2.5 小时的一个工序降低到了1.5 小时；此外， 这些测量装置的应用仍可以降低加工误差；（12）操作人员技能与学问培训加工中心的加工效率在很大程度上取决于切削时间占加工中心工作时间的比例，这个比值越大，加工效率也就越高；同时，现代加