探究高速加工中心与应用

摘 要：随着数控技术的进一步发展,具有高效率的加工中心随之产生.与传统的生产加工车间相比,它具备多方面的优势,可以显著提高产品生产加工的效率.本文首先分析了高速加工中心的含义以及优势,然后对其在不同行业中的实际运用进行了阐述.

关 键 词：加工中心；应用；高速加工

高速加工中心是在数控技术发展的基础上产生的,近年来,随着工业和微电子技术的发展,数控系统的速度和精准度更高,可操作性更强,高速加工中心的制造技术也日趋走向成熟.目前,高速加工中心在我国机床领域中占有重要地位.

1.高速加工中心概述

1.1什么是加工中心

加工中心是由机械设备和数控系统共同组成的,用来加工形状较复杂工件的自动化机床,它是高度机电一体化的产品.与普通的的数控机床相比,加工中心具有以下优点：第一,它具有多工序功能,对除基面外的全部工序,它都能实现一次性完成；第二,加工中心配置了自动换刀程序,极大加快了每个工序之间的转换与连接；第三,它不采用经济型的数控系统,而是用三坐标以上的数控系统进行全数字控制；第四,许多加工中心还配有自动更换的双工作台,可以自动更换上、下料.通过加工中心进行工件加工极大的缩短了加工时间,提高了生产效率.

1.2高速加工技术的含义

一般情况下,高速加工是指是指切削速度和进给速度高于常规值5~10倍以上的加工方法,目前,在生产中进行高速切削工作的加工中心的主轴转速基本都大于10000r/min,有的性能更高的加工中心的转速可达到每分钟6万到10万圈.在不同的行业中,对加工中心进给量和行程速度有不同的要求.除此之外,加工中心还具备很强的加速能力,其工作主轴从启动加速至最高转速通常所需的时间不到2秒,工作台的加、减速也可达到（1~10）g（g等于9.81m/s2）.最近几年,高速加工技术在我国的航天工程、汽车工业和模具加工工业中的使用日益普及,高速加工中心产品的种类也日渐多样化.

1.3高速加工中心的优势

与常规的加工方法相比,高速加工中心具有以下优势：第一,在单位时间之内,高速加工中的材料切除率是普通加工方法的4~7倍,生产效率十分高；第二,高速加工技术能大幅减小生产的切削力,减低幅度在30%左右,在进行精密加工的时候具有良好的效果；第三,在切削工件时,所产生的切削热可以被高速加工中心中的切屑带走,不会传达给工件,在进行容易热变形的工件加工时可使工件保持冷态；第四,在用高速加工中心进行加工时,机床振动小、十分平稳,加工出的工件十分光洁,可以用于精密零件的加工.

2.高速加工技术的应用

2.1高速加工技术在航天工业中的应用

为使飞机能够飞上天,减轻部件的重量对飞机制造业来说具有重要意义.利用高速加工中心对飞机的零部件进行生产加工可以显著减轻部件的重量,使其符合飞机制造的需要.一方面,对飞机零部件的制造要减少使用较重的钢材和铁等材料,尽量采用铝合金、铝钛合金或纤维增强塑料等质量较轻的材料,以便减轻部件的重量；另一方面,要简化部件的零件构成,将原来的由几十上百个小零件组成的大型构件简化为一个具有组合功效的复杂零件,消除多于的材料,利用精细加工法,以达到减轻部件重量的目的.采用高技术加工中的“整体加工法”可以充分满足当代飞机生产的要求,其优势如下：第一,高速加工技术适用于精密、复杂零件的加工,要加工飞机中那些壁薄、筋细的零件需要很高的加工工艺,而传统的加工法无法满足其要求,使用“整体制造法”加工合金构件,对材料的切除率可以达到100~180cm3/min,比常规加工法高出2倍有余,极大地缩短了加工时间；第二,使用这种加工方法减少了零配件的数量,减轻了焊接和装配的工作量,既节省了装配模具又节约了装配时间,提高了部件制造的效率；第三,这种加工方法减轻了飞机部件的重量,有利于保障飞机的飞行安全.

2.2高速加工技术在汽车、摩托工业中的应用

利用多轴、多面组合机床组成的刚性自动线对汽车和摩托进行大批量自动化生产可以有效提高汽车和摩托生产的效率,也是曾经我国汽车、摩托制造工业中最常用的生产方式.但这种生产模式存在着无法适应产品更新换代的缺陷,所以已逐渐遭到淘汰.近年来,高速加工中心在汽车、摩托制造业中逐渐普及起来,通过高速加工中心和其它高速数控机床来组成高速柔性生产线,既可以实现对产品的高效生产,又能更上汽车和摩托制造业产品更新的步伐,节省了生产成本,提高了汽车制造业的生产效率.

2.3高速加工技术在模具制造业中的应用

在模具制造业中采用高速加工技术主要是利用高速铣削代替传统的电加工.高速铣削具有高转速、大进给的特点,通过这种生产技术,可以有效加快模具生产的速度,提升模具的硬度,不仅可以节省加工时间,还简便了加工的工序,提高了模具生产的效率.

3.结束语

随着经济的发展,高速加工中心必定会在我国生产制造业中发挥更大的功效.在今后,高速加工中心在发展过程中要致力于克服技术上的障碍,扩大材料加工范围,改善高速机床的控制和驱动技术、加强操作的安全性,并做好相关的理论研究工作,在生产中充分发挥高速加工中心的作用,提高生产效率,推动我国工业、制造业的进步和发展.

4.参考文献

[1]沈春根.高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D].江苏大学,2011.

[2]姜华.高速精密卧式加工中心开发的关键技术研究[D].四川大学,2007.

[3]赵强.高速卧式加工中心整机及关键部件动、静态特性研究[D].大连理工大学,2010.

5.作者简介

王(1983年6月―),男,河南南阳人,硕士,数控加工方向,上海航天精密机械研究所工程师.