數控機床切削加工的工藝過程發展技術

數控切削加工作為制造技術的主要基礎工藝，隨著制造技術的發展，近年來也取得了很大的進步，進入了以發展高速切削、開發新的切削工藝和加工方法、提供成套技術為特征的發展新階段。金屬切削刀具作為數控機床必不可少的配套工藝裝備，在數控加工技術的帶動下，進入了“數控刀具”的發展階段，并顯示出高效率、高精度、高可靠性和專用化的“三高一專”新特點。當前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經顯示很多的優點和強大的生命力，成為制造技術提高加工效率和質量、降低成本的主要途徑。

硬切削是高速切削技術的一個應用領域，即用單刃或多刃刀具加工淬硬零件，它比傳統的磨削加工有效率高、柔性好、工藝簡單、投資少等優點，已在一些應用領域產生較好的效果。在汽車業，用ＣＢＮ刀具加工20crmo5淬硬齒輪60hrc內孔，代替磨削，表面粗糙度可達0.22μm，已成為國內外汽車行業推廣的新工藝。

當前發展高速切削等新的切削工藝促進制造技術的發展是現代切削技術面臨的新任務。當代的高速切削不是切削速度的局部提高，是需要在制造技術全面進步和進一步創新的基礎上，包括數控機床、刀具材料、涂層、刀具結構等技術的重大進步，才能達到的切削速度和進給速度的成倍提高，才能使制造業整體切削加工效率有顯著的提高。把當前的高速切削水平實用化，使我國機加工整體切削效率提高1～2倍，縮小與工業發達國家的差距，是我國從事切削加工與刀具技術的專業人員在新世紀的努力目標和面臨的重大挑戰。

在美國、德國和日本等工業發達國家，其模具工業近年來正在進行一場大規模的技術革命，這就是逐步用高速切削機床替代電加工設備，對模具型腔進行高效精密加工。這些機床主要包括各種高速數控銑床、加工中心等。

目前在模具加工制造過程中，主要以普通機加工和電火花加工為主。普通機床加工模具型腔一般都是在熱處理前進行粗加工、半精加工和精加工，然后磨削，打磨拋光，費時又費力。電火花加工是在退火后進行切削加工，然后進行熱處理、電火花加工，最后經過打磨、拋光。

隨著消費類產品更新換代速度的加快，對模具的生產效率和制造品質提出了越來越高的要求，電火花加工模具的生產效率低下和品質不穩定的缺點逐漸暴露出來。模具企業要縮短制造周期并降低成本，必須廣泛采用先進切削加工技術,而代表先進制造技術的高速切削技術的出現，滿足了現代模具加工的要求與特點。

高速切削技術用于加工模具的優勢主要體現在：

1大大提高了加工效率，不僅機床轉速高、進給快，而且粗精加工可以一次完成，極大地提高了生產效率，再結合數控技術，模具的制造周期可縮短約40%。

2高速切削加工模具既不需要做電極，也不需要后續研磨與拋光，還容易實現加工過程自動化，提高了模具的開發速度。

3采用高速切削技術可加工淬硬鋼，而且可得到很高的表面質量，表面粗糙度低于Ra0.6μm，取得以銑代磨的加工效果，不僅節省了大量的時間，還提高了加工表面質量。

為了實現模具型腔及其相關部位的高速加工，機床需要具備以下特點：

1大承重和高剛性這是由于模具正在向大型化方向發展，加工設備必須具有足夠大的臺面尺寸和工作行程與之適應。現在，幾噸到幾十噸的模具非常普遍，要求機床工作臺面能承受大重量。模具材料的強度和硬度都很高，加上常常采用伸長量較大的小直徑端銑刀加工模具型腔，因此加工過程容易發生顫振。為了確保零件的加工精度和表面質量，用于模具制造的高速機床必須有很高的動、靜剛度，以提高機床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。

2高轉速和大功率高速加工是發展方向，高速銑削在模具加工中已顯示了極大的優越性。為了適應模具型腔曲面的加工，刀具的半徑應小于型腔曲面最小圓周半徑，以免加工過程中刀具與工件發生“干涉”。由于刀具直徑小，因此要求主軸轉速非常高，國外高速加工機床主軸轉速已達到40000～100000r/min，快速進給速度可達30000～60000min。型腔和模具零件其他部件粗、精加工常常在工件一次裝夾中完成，故主軸功率要大，中等尺寸模具銑床和加工中心的主軸功率常為10～40kW，有的甚至更高。

3能多軸聯動及良好的深孔腔綜合切削能力模具型腔多為復雜的空間6曲面及溝槽所構成，且許多模具具有深孔腔。為了達到對3D曲面的高精度、高速度和高穩定性加工，機床需要多軸聯動，且具有良好的深孔腔綜合切削能力。可以采用五軸聯動加工中心，除了三個坐標的直線運動外，還有兩個旋轉坐標的進給運動。銑頭或工作臺可以多軸聯動進行連續回轉進給，從而適用于加工具有復雜型腔曲面的模具零件。

復合加工是模具加工的發展方向之一。雖然加工中心已能將許多機加工工序復合在一臺機床上實現，但這仍不能完全適應模具加工，將機械加工與電、化學、超聲波等不同原理加工方法進行復合，兼備兩種以上工藝特點的復合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。

來源：中國機床商務網

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