切削加工是用切削工具,把坯料或工件上多余的材料层切去,使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。现代产业和工程领域所需要的机械,几乎没有不经过切削加工的。即使没有直接经过切削加工,但其生产过程中所使用的模具、夹具等仍少不了要求切削加工的。切削加工可以保证高精度、高效率,在制造技术中占有十分重要的位置,是机械装备制造过程最基本、最广泛和最重要的方法之一。
切削加工时间包括切削时间和非切削时间。为了减少切削时间,提高切削加工效率,要大力发展应用各种高效切削加工技术和刀具技术。近年来,随着数控机床、控制系统等制造技术、刀具材料及其涂层技术和信息技术等高新技术的发展,切削技术已进入高效切削的新阶段,开创了高速、高精密、柔性、复合、环保的切削加工新技术,使切削加工的总体水平达到了一个新的高度,传统切削加工的面貌发生了根本的变化。高速切削、硬切削、干切削、精密和超精密切削、微细切削及虚拟切削已成为现代切削技术的主要标志。
当前提高机床加工效率的侧重点仍是提高机床的速度和应用先进刀具。机床向高速化方向发展,可充分发挥现代刀具材料的性能,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且还可提高零件的表面加工质量和精度。高速切削机床(加工中心)的关键技术包括高速(电)主轴技术、高速且高加/减速度的进给技术、高性能数控和伺服技术等。先进切削刀具主要依赖的是刀具材料和涂层技术的进步及刀具结构的创新,向刀具要效率已成为广大制造业者的共识,先进刀具的采用是使加工效率提高的一条捷径。
| 在金属切削过程中,选择很高的切削速度,并不一定是提高加工效率的唯一方法。不要忽视在中等切削速度下的大进给量加工方案,这是由大量切削实践得出的结论。基于这一新的认识,为适应汽车制造业和航空制造业的迅速发展形势和不断开发出新产品的市场需要,最近发展为一门崭新的技术—即高效率加工技术。高效加工技术的关键在于有足够的机床主轴转速与较大地传递力矩的能力的高功率﹑高刚性机床,能进行大功率切削,刀具材料和刀具夹头要适合高速﹑大功率切削的要求。在高效率加工中,根椐待加工零件材料等切削条件,合理地选取择切削参数,也是高效率加工顺利进行的保证之一。 复合加工可在一次装夹中完成如车、铣、钻、镗、磨,甚至实现激光加工、电加工等各种加工,复合加工的概念目前已从过去的“加工工序复合”发展到“以最终完成整个零件加工为目的的复合”,广泛采用多坐标驱动技术,使加工的柔性和效率大大提高。使用复合刀具实现复合加工,也是提高加工效率的措施之一。 尽管切削加工效率在不断提高,但目前切削时间只占整个加工时间的30%,非切削时间(包括准备时间、测量时间、工件装卸时间、等待时间等)常常占到整个加工时间的70%,减少非切削时间是我们进一步提高整个加工效率的重要方向。要减少非切削时间,就要大力发展和应用各种自动化技术(如工件自动装卸与输送、自动换刀等)、新型测量技术(如激光对刀系统、激光干涉仪、对刀臂、光学测头等)、控制技术(如自适应控制技术通过检测机床主轴的负载,运用内部的专家系统对采集的主轴负载信号和相应的刀具及工件材料数据进行分析处理,实时计算出机床最佳的进给速率并应用到数控加工过程中,从而提高生产效率,并在加工过程中稳定、连续、自动的控制进给速率,实现动态的刀具保护功能)和模拟仿真技术(如虚拟切削技术通过对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用,加工工艺性等建模仿真,可以提前发现加工缺陷,从而能够优化制造过程,提高加工效率)等。 |