高速加工技术现状及发展趋势下乌鲁木齐

高速加工技术现状及发展趋势(下）

3．我国其它行业高速加工技术概况 近年来，我国航天、航空、汽轮机、模具等机械制造行业都程度不同地开始推广应用高速加工技术。相对于轿车制造业而言，这些行业基本上采用工艺离散型制造模式，因此高速加工技术的应用主要体现为高速数控机床与刀具的应用。上述行业大量引进的加工中心、数控镗铣床的主轴转速一般≤8000r/min（极少部分可达到12000r/min），快进速度≤40m/min。对于高Si一Al铸铝和锻铝合金、高强度铸铁、结构钢等材料的工件，目前大多采用超硬合金、TiCN涂层及进口TiAlN涂层硬质合金刀具材料和标准结构的各类刀具加工，超硬刀具材料及专用结构刀具应用较少，加之机床主轴转速偏低，因此一般未达到高速切削的标准。例如，铣削加工铝合金工件的一般切削条件为：切削速度＜l000m/min；进给速度＜15m/min；每齿进刀量＜0.35mm。车削加工铝合金工件的切削速度＜70m/min。铣削加工铸铁、结构钢(含不锈钢)工件的一般切削条件为：切削速度＜500m/min，进给速度＜1Om/min，每齿进刀量＜0.3mm。这些行业中的大多数企业在生产管理局域网、网络经营管理决策系统、生产技术工艺数据库等先进技术的应用方面尚处于初级阶段，基本上未建立外联生产经营通讯网络，数控设备利用率仅为25%左右。随着我国加入WTO，在经济全球化浪潮的冲击和推动下，在“十五”期间上述行业将在高速加工技术的开发和应用方面实现跳跃式发展。

4．我国高速加工技术与国外的差距 由于种种原因，我国企业应用的高速加工技术及其相关设备大多由国外直接引进，国内对高速加工技术中一些基础共性技术的自主性研究不足，因此影响了对高速加工技术的优化、集成和推广应用。与工业发达国家相比，我国在以下方面存在较大差距：

(1)零件毛坯制造技术 零件毛坯材料的选择和成形工艺技术的优化是产品生命周期的起点，直接影响到后序机制工艺过程、生产节拍的快慢和产品质量与成本。国内企业对零件毛坯制造技术普遍重视不够，缺乏系统研究。虽然目前对国外先进的快速成形工艺技术作了一些跟踪研究，但尚未真正应用干企业生产流程中。在国外受到高度重视的绿色制造技术(包括零件毛坯制造)目前在国内仅停留在研究层面。

(2)高速刀具技术 我国高速刀具技术与国外的差距主要表现在高性能刀具材料(包括表面涂层、材料)的研发、刀具制造工艺技术、刀具安全技术及刀具使用技术等领域，对于高速切削机理的基础共性研究也处于起步阶段。

(3)高速机床技术 在引进先进技术、设备的推动下，近年来我国高速机床制造技术有了长足进步。目前的主要差距在于机床关键功能部件的研发落后于市场需求，如转速20000r/min以上的大功率高刚性主轴、无刷环形扭矩电机、直线电机、快速响应数控系统等的设计制造技术尚未掌握；多功能复合机床设计、制造网络、通讯网络等先进技术的应用还处于初级阶段。

(4)生产技艺数据库

目前国内大部分制造企业（尤其是国营企业）均未建立本企业(行业)的生产技艺系统数据库，其中包含制造工艺流程及相关技艺(Know How)、金属(非金属)切削数据库、专家机制知识库、企业内外有效资源数据库等。

(5)观念误区 目前国内对高速加工、高速切削技术普遍存在一些观念误区。其一，认为高速机床＝高速切削＝高速加工；其二，认为高速加工技术可适用于任何企业。这两种观点都失之于片面。高速加工的实现并不仅仅取决于机床主轴的回转速度和直线运动速度，而是与多种技术条件(如刀具直径、刃齿数、零件、表面状况等)相关。高速加工技术也并非适用于任何企业，其应用效益要视产品的技术附加值、加工技术要求、市场需求、企业的生产、管理模式、技术水平等各方面具体情况而定。因此在企业技术改造中，切忌“邯郸学步”，生搬硬套，不加分析地盲目引进、应用高速加工技术。

5．高速加工技术的发展趋势 在机械加工领域，产品(零件)与加工手段(机床、刀具等)之间构成一对技术矛盾，这对矛盾不断产生－解决－再产生－再解决的过程成为推动机械加工技术进步的动力，机械加工技术的发展历程就是不断满足产品制造过程中对产品性能、零件质量(精度)、刀具(工具)轨迹、生产效率、生产成本等各种技术要求的过程。在机械制造业中，产品(零件)的技术进步与机床技术、工具(刀具)技术的发展密不可分，因此在研究开发高速加工技术时。必须对这三者之间的关系进行系统、全面的分析考察。二十一世纪人类已进入信息时代，发展高速加工技术必然要涉及到信息技术、自动化技术、现代经营管理技术及系统工程技术等。对于机械加工而言，信息技术主要包括以计算机技术为基础的各类信息采集与处理技术、网络通讯技术、各类数据库的构建与运行技术等；自动化技术主要包括控制过程的数字化、智能化、信息化等；现代经营管理技术主要包括以网络通讯技术为基础的企业运行机制与管理模式、产品市场营销理念与技术、对各类信息的采集与处理、科学决策和生产全过程控制(绿色制造)、企业内外各类有效资源的集成与优化处理等；系统工程技术内涵丰富，包括对企业与社会、产品制造与市场营销、生产与环保以及不同技术领域、不同种类产品进行科学、系统、配套的优化处理与操作运行，其中的每一环节又可具体化为某一子项系统工程。我国企业要开发、应用现代高速加工技术，必须学习、掌握上述科技领域的基础知识。

5.1 现代企业高速加工系统工程技术的内涵 现代企业高速加工系统工程技术的内涵由3个交叉贯联的封闭环构成，其中包括9个相互联系的生产要素：企业的人/组织机构处于中心位置；产品、刀具工具、网络经营管理决策系统和外部网络门户网站4个要素构成垂直信息平台；网络经营管理决策系统、外部网络门户网站、生产管理局域网、生产技艺数据库、CAD/CAM/CAE和机床量仪6个要素构成水平支撑平台；产品、生产管理局域网、CAD/CAM/CAE、生产技艺数据库、刀具工具和机床量仪6个要素构成运行平台；封闭环上的8个要素均与位于中心的人/组织机构双向联接。 企业的运营与发展、技术的开发与应用均须以人才为本，据此构建相应的组织机构和管理模式，并以此为中心，调度、运行各生产要素，通过交互通讯方式，使人、机、信息有机融合；在全球化制造环境中，企业必须以产品立足市场，以先进的机床量仪、刀具工具、CAD/CAM/CAE作为机制基础；信息平台和支撑平台共同实现对企业内外各类信息的通讯、采集与处理，对市场需求作出快速反应与决策，通过优化配置、经营调度企业的各类资源，使企业保持柔性、健壮性和敏捷性，以赢得市场竞争；运行平台具体实施及运行企业的决策、生产计划、生产管理等，对资源进行集成与优化，并动态管理、优化企业内部数据库。利用并通过网络经营管理决策系统、外部网络门户网站和生产管理局域网，企业还可以网络通讯方式实现网络化生产，组建动态网络联盟企业，进而开展电子商务。

5.2 高速加工技术的发展趋势及应用前景 在二十一世纪全球化制造的市场环境下，高速加工技术必将在各类制造企业中得到广泛的应用。我国的高速加工技术水平也将呈现出跨越式发展的态势，现就其中一些重要技术的发展趋势简述如下。

(1)零件毛坯制造技术 新型快速成形技术的实用化以及精铸、精锻等毛坯制造技术水平的进一步提高，将使零件毛坯的几何尺寸精度能更好满足少无切屑加工的要求；零件材料的选择将逐步适应绿色制造技术要求，材料的可加工性能将进一步适应高速切削技术要求。

(2)刀具技术 制造业将普遍应用高速(超高速)干式切削技术；超硬刀具材料的应用、各类复合(组合)式高速切削刀具(工具)的结构设计与制造技术将成为刀具(工具)品种发展的主导技术；采用无屑加工方式的搓、挤、滚压成形类刀具(工具)的应用会更加广泛；超硬材料在各类刀具涂层材料、SiN陶瓷、Ti基陶瓷等领域将有更快的发展和更广泛的应用。

(3)机床技术 随着数控系统、关健功能部件、网络通讯技术的完善与发展，多轴联动、多面切削的高速加工中心、集铣、车功能为一体的复合加工中心等先进机床技术将进一步实用化；各类数控专用高效加工机床的应用将更为普遍；激光技术将更为广泛地应用于机械成形加工、切割加工领域；机床数控系统将具有网络化通讯与生产功能，从而可进一步提高数控机床的利用率。

(4)自动生产线技术

自动生产线将由各类高速加工中心组成；柔性制造、敏捷制造工程技术将获得快速发展。

(5)测量技术 随着高速加工系统工程技术的广泛应用，数字化CCD、激光图形处理等先进测量技术以及随机在线高速测量技术等将广泛应用于柔性数控生产线及数控专用高效加工机床上。

(6)网络技术

在不断进步的计算机技术支持下，将大力发展宽带网及网络安全技术。

6．结语 随着中国加人WPO，我国制造业融人全球化生产制造体系的步伐正逐渐加快，国外先进制造技术及设备的大量引进以及国家大力实施863计划、创新基金、国家重大科技产业工程项目等重大科技计划，将有力推动我国机械制造综合技术水平的提高。由于高速加工技术可为机械制造企业快速响应和满足市场需求提供强有力的技术支持，因此必将在国内机械制造企业中得到快速推广。高速加工技术的开发与应用必须集成、优化多种学科领域的知识，实施系统技术工程。社会主义市场经济环境的不断完善以及企业家对参与全球化市场竞争认识的不断深化，不仅可促进企业转制和产业、产品结构的调整与优化，同时也为高速加工技术在企业中的推广应用展现了广阔的前景。

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