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各国模具钢材的详细介绍
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各国模具钢材
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3秒自动关闭窗口精彩文章推荐正在初始化报价器为什么高碳钢淬火后硬度提高？5个回答杜飞昂低碳钢通过渗碳提高表面含碳量后通过淬火表面硬度可达到HRC63左右，中、高碳钢直接淬火。因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多，过饱和了也会从铁中释出，生成了石墨，变成铸铁。
霍飞英因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多，过饱和了也会从铁中释出，生成了石墨，变成铸铁。
合金是各自以以分子存在，没有化学合成，不以原子研讨。
注：晶格：分子安一定规率排列，碳分子排好了是最硬的钻石，排乱了是石墨。
席宏壮因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多，过饱和了也会从铁中释出，生成了石墨，变成铸铁。
合金是各自以以分子存在，没有化学合成，不以原子研讨。
注:晶格:分子安一定规率排列，碳分子排好了是最硬的钻石，排乱了是石墨。
郑正诚、、、、、因为铁分子中掺有碳分子后,经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格,硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多,过饱和了也会从铁中释出,生成了石墨,变成铸铁。..
陈星似因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多，过饱和了也会从铁中释出，
热门问答123456789101112131415161718192021222324252627282930相关问答5个回答安图盎9你好，高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时，淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和...4个回答梦魇My3430因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。但碳含量太多，过饱和了也会从铁中释出，生成了石墨，变成铸铁。合金是各自以以分子存在，没有...5个回答杜飞昂低碳钢通过渗碳提高表面含碳量后通过淬火表面硬度可达到HRC63左右，中、高碳钢直接淬火。因为铁分子中掺有碳分子后，经过淬火后型成一种被称为马氏体的晶格，硬度达到HRC60-70度。...1个回答hj087521这应该是晚清时期的东西吧！虽然不多见但价格不会很高一百元左右，你可以留着自己把赏吧！挺好的东西卖了又不值钱?1个回答624xn该品牌是广东佛山地区的木门品牌，隶属于大自然家居（中国）有限公司，公司地址： 广东佛山顺德区，主要产品有木质复合门、集成木门系统、垭口、墙板、背景墙、墙角线、踢脚线、窗套等。3个回答每个下雪的夜晚淘宝有，还有专业拆机工具1个回答小楊_1630华为手机重启后都是需要密码的，而且每三天重新输入一次密码，不管你重启过没有，也是保护手机的安全3个回答终极至尊TAc611第一套贷款可以首付20%，利率在基准利率的基础下打7折 第二套房屋也可以贷款，但是首付不低于40%，利率的话要看银行方面了，在基准利率的7折到8折之间，或者是8折。 只要贷过一次房...2个回答tubatu00218-54除以6=9（元） 答：一个茶壶比一个茶杯贵9元。2个回答E82GG55就老老实实的用nano sim卡把，5s 5c本人测试破解港版是可以用移动4g卡的145cr6如何热处理？HRC63左右
要求硬度HRC63左右，用哪种热处理方式？热处理具体流程？ 答非所问者千万别来。
09-10-17 &
参考：a href=baike.baidu/view/881699.html?wtp=tt target=_blankbaike.baidu/view/881699.html?wtp=tt/aEUR冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： 1．根据工艺性质分类 （1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 （2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 （4）成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 2．根据工序组合程度分类 （1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 （2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 （3）级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 冲压加工可分成四大类:剪切加工,弯曲加工,成型加工,引伸加工,且冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类. 模具典型结构： 通常模具是由二类零件组成: 第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等； 第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等，如表1.1.3所示。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。 模具先进制造工艺及设备 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面：
1．高速铣削加工
普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点： （1）高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min～40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 （2）高精度 高速铣削加工精度一般为10μm，有的精度还要高。 （3）高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小（约为3°C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，减少了后续磨削及抛光工作量。 （4）可加工高硬材料 可铣削50～54HRC的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。 鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工。
2．电火花铣削加工
电火花铣削加工（又称为电火花创成加工）是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成型电极。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花创成加工机床的水平。 3．慢走丝线切割技术
目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。直径0.03～0.1mm细丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。锥度切割技术已能进行30°以上锥度的精密加工。 4．磨削及抛光加工技术
磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。 5．数控测量
产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。 模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。 模具新材料及热、表处理 随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料及热、表处理新工艺,不断提高使用性能,改善加工性能。 1．模具新材料
冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2（相当于我国Cr12MoV）性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。如德国的320CrVMo13，5等。 2．热处理、表处理新工艺
为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属（TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。 模具CAD/CAM技术 计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）这一新型技术。 CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。 随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。 快速经济制模技术 为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期（比普通钢模制造周期缩短70%～90%）、降低模具生产成本（比普通钢模制造成本降低60%～80%），在工业生产中取得了显著的经济效益。对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。
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金属切削加工 100 个问与答目录 1.如何高速高精度孔加工?
2.数控加工工艺有何特点? 3. 如何加工多头螺纹? 4. 复杂工件如何经济性加工? 5.如何高效高速加工?
6.难加工材料切削刀片如何正确选用? 7.复合材料的常规机械加工方法? 8.高速切削技术有何特点? 9.难切削材料如何加工?
10.影响材料可切削性首要因素是什么? 11.影响切削温度的主要因素是什么? 12.如何提高金属快速切除率?
13.如何消除机械加工中的振动? 14.如何进行干式切削? 15.切削速度与效率如何完美结合? 16.何谓高速切削?
17.加工小尺寸内螺纹常出现的问题如何解决办法? 18.特殊材料零件的深孔螺纹如何加工? 19.切削用量如何合理选择?
20.机械加工表面粗糙度及其影响因素有哪些? 21.各种加工方法加工精度为何等级? 22.切削加工刀具材料有哪些?
23.不锈钢的表面如何加工? 24.切削不锈钢时怎样选择刀具材料? 25.切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数?
26.切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽和刃口形式 27.切削不锈钢时怎样选择切削用量 28.如何确定车削不锈钢切削用量?
29.铣削不锈钢的特点是什么? 30.铬镍不锈钢(1Cr18Ni9Ti)如何切削加工? 31.不锈钢切削有什么特点?
32.如何选择切削不锈钢的锯片? 33.怎样对不锈钢进行钻孔,钻孔时应注意哪些问题? 34.车床附件如何使用?
35.如何确定车削加工中用 YG6 硬质合金车刀车削灰铸铁时的切削速度? 36.车削螺纹常见故障如何解决?
37.车削时进给量与刀尖半径粗糙度有什么关系? 38.如何确定高强度钢的切削加工中车刀与铣刀的主要角度?
39.如何确定高强度钢的切削加工中车削加工高强度钢切削用量? 40.如何确定螺纹加工中车模数蜗杆的刀尖宽度尺寸?
41.数控车铣加工技术如何应用? 42.数控车床普通螺纹如何加工? 43.如何将 CW6163 车床扩大加工范围的改造?
44.如何确定螺纹加工中车梯形螺纹的刀尖宽度尺寸? 45.三爪卡盘如何实用修正? 46.粉末冶金零件如何车削?
47.如何确定钛合金的切削加工中车削钛合金切削用量? 48.非圆零件如何磨削? 49.磨削加工时如何注意砂轮最高转速?
50.砂带磨削有何特点? 51.砂带磨削是如何加工的? 52.砂带磨削优点是什么? 53.砂轮如何平衡?
54.砂轮调整静平衡要注意哪些事项? 55.高速高效磨削加工设备如何选择? 56.外圆研磨异常原因如何解决? 57.珩磨工艺如何应用?
58.如何改善线切割加工表面粗糙度? 59.激光切割如何应用? 60.激光切割的主要特性是什么? 61.激光加工塑料如何应用?
62.如何解决线切割加工表面粗糙度差? 63.如何解决快走丝切割机断丝办法? 64.线切割加工中常见问题如何处理?
65.加工中心镗孔的刀具技术如何应用? 66.镗床如何分类? 67.如何确定镗削加工中卧式镗床的加工精度?
68.镗削加工中卧式镗床加工中常见的质量问题如何解决? 69.小孔镗削如何加工? 70.半精加工凸轮轴孔镗刀如何设计及应用?
71.加工中心上如何镗孔加工? 72.如何确定镗削加工中坐标镗床的加工精度? 73.高速攻丝难题如何解决?
74.如何确定攻螺纹前钻底孔的钻头直径? 75.攻丝中常见问题如何对策? 76.攻螺纹常见的问题产生原因如何解决方法?
77.如何确定螺纹加工中挤压螺纹前螺纹底孔尺寸? 78.钻模和夹具如何应用? 79.钻削加工的三大要素是什么? 80.如何进行钻削?
81.用丝锥加工内螺纹时,钻头直径如何计算? 82.如何确定钻削扩削铰削加工中铰刀的主要几何参数? 83.攻制内螺纹工艺及设备有哪些?
84.螺孔中如何取出折断丝锥? 85.普通丝锥攻螺纹中常出现哪些问题? 86.用普通丝锥机攻螺纹要注意哪些事项?
87.用普通丝锥手动攻螺纹要注意哪些事项? 88.如何缺点螺纹加工中旋风切削螺纹常用切削用量?
89.如何确定螺纹加工中旋风铣削螺纹的刀具材料和几何角度? 90.螺纹加工的旋风铣如何加工? 91.铣床的工装夹具有什么要求?
92.如何确定铣削钛合金切削用量? 93.高速铣削技术在汽车制造业如何应用? 94.铣削用量如何确定?
95.刀具和模具的硬铣削如何加工? 96.螺纹铣削加工刀具有哪些? 97.数控铣如何加工? 98.如何用微型刀具进行高速切削?
99.切削运动如何分类及组成? 100.金属加工工艺性能名词如何介绍? 正文 1.如何高速高精度孔加工 .如何高速高精度孔加工?
高速高精度孔加工 答:除采用 CNC 切削方式对孔进行精密加工外,还可采用镗削和铰削等方式对孔进行高精
度加工.随着加工中心主轴的高速化,已可采用镗削工具对孔进行高速精密加工.据报道,目 前在铝合金材料上进行 φ40mm
左右的镗削加工时,切削速度已可提高到 1500m/min 以上.在用 CBN
烧结体作切削刃加工钢材,铸铁及高硬度钢时,也可采用这样的切削速度.预计,今后镗削 加工的高速化将会迅速普及推广.
为了实现镗削加工的高速化和高精度化,必须注意刀齿振动对加工表面粗糙度和工具寿命
的影响.为了防止加工精度和工具寿命下降,所选用的加工中心必须配备动平衡性能优异的主
轴,所选镗削刀具也必须具有很高的动平衡特性.尤其是镗削工具的刀齿部分,应选择适用于
高速切削的几何形状,刀具材料及装卡方式.切削刃端部的 R 应较大,以利于提高加工效率;
在保证获得同等加工表面粗糙度的前提下,应加大进给量.但加大进给量应适可而止,否则将 增大切削阻力,不利于提高加工效率.切削刃带应设置
0.1mm 以下的负倒棱,这样可有效保持 刀具寿命的稳定. 至于刀具材料,则视被加工材料性质而有所不同.如加工 40HRC
以下的钢等材料时,可选 用金属陶瓷刀具,这种刀具在 v=300m/min 以上的高速切削条件下,可获得良好的加工表面粗糙
度与较长的刀具寿命.涂层硬质合金刀具则适用于对 60HRC 以下的钢材等进行高速切削,刀具
寿命非常稳定,但切削速度稍低于金属陶瓷刀具. CBN 烧结体刀具适用于加工高硬度钢,铸铁等材料,切削速度可达 1000m/min
以上,而且刀 具寿命非常稳定. 刀齿的刃带部分应进行适当的倒棱处理, CBN 这种处理对进行稳定的高速切削
和延长刀具寿命极为有利.在对铝合金等有色金属及非金属材料进行超高速切削时,可选用金
刚石烧结体刀具,这种刀具切削稳定,刀具寿命也很长.应注意的是,使用金刚石刀具时,刀
齿刃带必须进行倒棱处理,这是保证切削稳定的重要条件. 在铰削加工方面,目前尚未见到高速,高精度的新型刀具问世,该领域的研究开发工作似
乎处于停滞不前的状态.高速铰刀迄今仍被某些特定的用户用来进行高速高精度孔加工.这种
铰刀带有负前角,刚性高,断屑效果好,在高速切削条件下,可进行稳定的精密孔加工.该铰
刀的特点是,采用较大的负前角和奇数刀齿,其高速切削的速度是过去的铰刀无法达到的,因
此,可以说此种设计对铰刀的传统概念进行了大胆的突破,是一种高效率的铰削刀具. 2.数控加工工艺有何特点? .数控加工工艺有何特点?
有何特点 答:数控加工工艺是伴随着数控机床的产生,不断发展和逐步完善起来的一门应用技术,研究
的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的集成化技术,最直接的研究对象是与数控设备息
息相关的数控装置,控制系统,数控程序及编制方法.数控加工工艺源于传统的加工工艺,将
传统的加工工艺,计算机数控技术,计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起,它的
一个典型特征是将普通加工工艺完全融入数控加工工艺中.数控加工工艺是数控编程的基础,
高质量的数控加工程序,源于周密,细致的技术可行性分析,总体工艺规划和数控加工工艺设 计.
编程员接到一个零件或产品的数控编程任务,主要的工作包括根据零件或产品的设计图纸
及相关技术文件进行数控加工工艺可行性分析,确定完成零件数控加工的加工方法;选择数控
机床的类型和规格;确定加工坐标系,选择夹具及其辅助工具,选择刀具和刀具装夹系统,规
划数控加工方案和工艺路线,划分加工区域,设计数控加工工序内容,编写数控程序,进行数
控程序调试和实际加工验证,最后对所有的数控工艺文件进行完善,固化并存档等方面的内容.
数控编程可以简单的理解成从零件的设计图开始,直到数控加工程序编制完成的整个过程.
数控加工工艺是数控编程的核心,只有将数控加工工艺合理,科学地融入数控编程中,编
程员才能编制出高质量和高水平的数控程序.数控编程也是逐步完善数控工艺的过程.
普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障,由于数控加工采用计算机对机械加工过 程进行自动化控制,使得数控加工工艺具有如下特点.
1.数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂 数控加工工艺要考虑加工零件的工艺性,加工零件的定位基准和装夹方式,也要选择刀具,
制定工艺路线,切削方法及工艺参数等,而这些在常规工艺中均可以简化处理.因此,数控加
工工艺比普通加工工艺要复杂得多,影响因素也多,因而有必要对数控编程的全过程进行综合
分析,合理安排,然后整体完善.相同的数控加工任务,可以有多个数控工艺方案,既可以选
择以加工部位作为主线安排工艺,也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺.数控加工工艺
的多样化是数控加工工艺的一个特色,是与传统加工工艺的显著区别. 2.数控加工工艺设计要有严密的条理性
由于数控加工的自动化程度较高,相对而言,数控加工的自适应能力就较差.而且数控加
工的影响因素较多,比较复杂,需要对数控加工的全过程深思熟虑,数控工艺设计必须具有很
好的条理性,也就是说,数控加工工艺的设计过程必须周密,严谨,没有错误. 3.数控加工工艺的继承性较好
凡经过调试,校验和试切削过程验证的,并在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺,
都可以作为模板,供后续加工相类似零件调用,这样不仅节约时间,而且可以保证质量.作为
模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程,可以达到逐步标准化,系列化的效果.因此, 数控工艺具有非常好的继承性.
4.数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产 由于数控加工的自动化程度高,安全和质量是至关重要的.数控加工工艺必须经过验证后
才能用于指导生产.在普通机械加工中,工艺员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导 生产,一般不需要上述的复杂过程.
3.如何加工多头螺纹? .如何加工多头螺纹 答:在加工多头螺纹中采用此方法不需要重新调整刀具或工件,并不需要分别切割每头螺纹.
此刀具非常简单.即在刀杆上焊上一相应的螺纹梳刀,刀杆安装在车床上. 例如一四头螺纹,其导程 1/4 英寸,因此其螺距是每英寸 16
牙(或 1/16 英寸),采用一螺 距为 1/16 英寸的螺纹梳刀, 至少要有四个齿. 将此梳刀铜焊在刀杆上, 刀杆安装在车床刀架上,
自然拖板进给要调整到 0.25 英寸/转,每切割一次,四头螺纹都各加工一次. 这里用不着重新进行分度, 加工时间为一般加工用时间的
1/4. 而且所有四头螺纹的光洁度 和廓形都是一致的. 用这种方法可以加工任何头数的内外螺纹. 4. 复杂工件如何经济性加工
复杂工件如何经济性加工? 如何经济性加工 答:在一种机床上集成多种加工工艺,可以在一次加工过程中以较短的时间对复杂工件进
行经济的加工.一种针对旋转对称型工件的集软,硬加工和激光加工于一身的 Uni-Cen 504 型
车铣加工中心被开发出来.在通常情况下,机床都是作为专机针对性地被使用,在一种设备上
也只采用一种制造工艺.但是,在供货期缩短和需求量萎缩的情况下,市场却要求部件越来越
复杂,设备形式更加灵活.旋转对称型部件,特别在高要求下,往往需要在不同的设备上进行
多个步骤的加工:软加工(车,铣,钻),淬火/镀层,硬加工(车,铣).使用专用设备会导致较 长的加工时间和较大的物流开支.
Uni-Cen504 复合型模块化结构的机床在复合型机床的研发项目中,针对旋转对称型的复合
机床被研发出来,它结合了多种工艺,并简化了加工环节.由于项目的各个合作方在相关领域 里都具有很强的实力, 因此该项目进展得很成功:
Monforts Werkzeugmaschinen 公司(机床), A. Laserline 公司(激光技术), Precitec
公司(传感技术), Exapt 公司(CAD/CAM 耦合), Fraunhofer IPT(激光集成,技术研究),Sempell
公司(仪器仪表制造).这台集传统的软切削,激光加工(淬 火,镀层和合金)和硬切削于一身的设备.在汉诺威 EMO 2007
展览会上展出,它的优点是显而 易见的:加工过程(工具交换,传送和放置时间)得到缩短,费用(物流,设备使用负荷)均得到
降低,而产品质量(整个流程自动进行)得到提高.复合型设备在供应期短和需对客户要求作出
灵活反应的场合最适用:短期内对备品进行加工和样机制造. 对齿轮的滚铣采用模块式的设计结构为了集成工艺而达到复合加工的目的,基于模块化的
设计原则,新的 Uni-Cen 504 型车/铣中心被设计出来,它具有:(图 1～3)(1)主轴和反转轴.
(2)上部刀架作为可回旋的电动铣轴,在三个线性轴向上拥有自由度.(3)刀具更换器和刀具库.
(4)下部刀架作为刀具转盘;尾架和后刀架.(5)各设有一个前探头,用于激光钢化和激光镀层 处理.(6)电动铣轴在 X,Y,Z 和 B
轴向上均具备自由度,因此可以在任意的位置上做出精确的 动作.激光加工的前探头由上部刀架(电动铣轴)的 HSK
支座支撑,从而针对激光加工作业,可 以实现完全的自由度.为了增强在切削时的刚性,可对 B 轴进行加固和为电动铣轴配备刹车制
动器.所有轴均可进行交叉抛光,这样可以对非常复杂的几何外形进行加工.
机床设有一个碟形刀库,可通过所使用刀盘的数量来管理可刻度化的刀具的数量.刀具的 数量最大可扩展到 108 件.NC
刀具更换器从刀具库中向电动心轴装配刀具,并以快速档确保较 短的转换时间.激光元件设置于工作间之外
由于使用了光学元件,因此激光技术对切削技术的边缘条件非常敏感:切屑和冷却润滑剂.
所以,在不受到外部影响的情况下,复合型机床的激光元件和敏感的能源装置均被设置于工作
间之外.能源装置置于一个保护管内,该保护管同时还承接拉力载荷.该保护管的配置可以允
许设备在各个运行方向上的自由度.在激光保护装置的安全设置上,考虑了在切削作业时避免
设备操作受限的因素,激光安全盘在切削作业时可以被取下.为了在作业中避免人员受伤,设 备控制系统中的激光防护装置的位置接受安全监控之下.
在复合型机床上的切削和激光加工静态导向柱无滑动定位 Monforts 公司在复合型设备上配置了可靠的静态导向柱.
这在设备进行硬加工时特别关键. 无磨损,免维护的导向装置在工作中不做摩擦接触,滑动现象不会发生,因此在做很小运行动
作时益处明显.行程增量即使只有 1μm,也不会发生滑动.纵向的滑靴移动非常平稳,因此在
硬加工时可以获得极好的表面特性.钻孔与导向柱之间的薄油膜可以使设备达到很好的阻尼特 性.
在进行激光硬加工时,对轴区域局部受到负荷的部位(如轴承座,滑键槽或楔槽连接处)进
行马氏体硬化处理,以降低磨损程度.与其他边缘镀层硬化工艺相比,这种方法的优点是能源
投入的目标准确,消耗低,后续的二次加工量得到降低.通过有选择的硬处理过程,部件在其 他部位上无需接受无谓的加工.
为了在硬化处理中对激光光束进行导向,使用了一种扫描系统,这样即可与设备旋转的 C 轴一起实现可调的轨迹宽度.如果 C
轴静止不动,则可以通过扫描系统对工件的任意表面进行 淬火处理.
通过激光镀层,可以获得所需的各种不同的表面特性,对此需要用到低槠点的辅助材料,
如针对耐磨损和耐腐蚀的防护处理.激光技术明显优于其他镀层工艺,几何外形也要精确许多.
所需的辅助材料以条状的形式被放到工件上,并由激光进行熔化.这种形式的材料优于粉末材
料,不会把粉尘带入到设备里,从而避免对设备元件和功能的不良影响.
作为质量保证的一种装置,在镀层时也使用了一种激光传感器,以对镀层的精度进行检测.
由于设备上集成了测量技术装备,因此在加工过程中所出现的次品可立即被识别,从而避免在 后续的工位上额外产生无谓的费用. CAM
系统的用户支持工艺的集成提高了设备的综合能力,也对 NC 编程和设备的操作人员提
出了更高的要求.一般来说,操作人员只专于一种加工工艺,因此编程工作必须自动完成.为 了达到良好的效果,采用了 CAD/CAM
耦合.这种设计工具可涵盖所有流程,并"从一个铸件" 制定加工程序. 5.如何高效高速加工? .如何高效高速加工? 高效高速加工
答:提高生产率是机械制造领域的永恒课题,也是当前机械制造领域普遍关注的问题.高
速加工是目前获得高生产率的重要手段,关键在于创造条件,迅速普及.
机械制造领域当前发展的特点是:难切削材料的大量出现使加工难度明显增加;加工中也
提出了许多需要迫切解决的课题,如硬切削;为了保护环境,要求少用或不用切削油剂,即实
现干切削或半干切削.总之,机械制造面临许多难题,在这样的情况下,为了提高生产率,必
须综合利用有关的一切技术进步.特别是航空航天工业系统,由于难加工材料多,结构复杂,
研制周期短,单件小批量产品多的特点,如何提高生产率,缩短生产周期,一直是科技人员长
期关注的重要问题,也是航空航天系统必须抓紧解决的问题. 从另一方面看,当前科技发展迅速,如何将新的技术和工艺移植过来,十分迫切.值得注
意的是,当今世界,科技发展迅速,极大地推动了机械制造各个方面的飞速发展,出现了提高
生产率的多种方法和手段.众所周知,单晶天然金刚石刀具的研磨难度很大,一般采用高磷铸 铁研磨盘,以金刚石粉末作磨料,效率极低.
最近日本报道,采用低含碳量,低导热率的不锈钢 304(日本的牌号)制造成圆盘,将金刚石 压在 4000r/min
的回转盘上,温度控制在 800℃,金刚石的去除率极高,达到 0.94mm3/min,工
作时不使用磨料,而是利用物理,化学的作用,被称为热化学加工,这是打破常规的方法;又
如最近的快速成型(RP),可以在没有模具的情况下成型,省去了模具制造的周期;电火花线切 割的切割速度在国内的快走丝机床上可以达到
70mm2/min,瑞士的 AGIE 公司的机床可以达到 500mm2/min,而日本三菱电机的机床则可达到
550mm2/min,达到了一般的铣削速度现在开展的 高速磨削速度已经达到 60,120m/s,甚至到 200m/s,在实验室已达到
500m/s,而一般的磨削 速度仅为 30～35m/s.高速磨削是高效磨削方法,其切深浅,走刀速度大;另外一种蠕动磨削与
高速磨削刚好相反,切深大,走刀速度小,但都是高效磨削,只是切削用量不同,所以有人形 象地比喻为"龟兔赛跑",各有所长.1931
年,德国的 CarlSalomon 提出了有名的预言:一般
切削速度与切削热是同步增加的,但是经过一个切削不了的死谷后,切削速度即使增加;反而 会出现切削热下降, 今天, 铝的切削速度已经达到了
5000m/min, CarlSalomon 的预言将被揭示.
综上所述,都是以提高切削速度作为提高生产率的重要手段,当然这不是全部,尚有待开
发.因为高速加工主要体现在铣削方面,所以下面就以机械加工中心为主进行介绍. 机床发展是高效高速加工的前提条件
当前由于机床制造技术的迅速发展,机械制造领域正在酝酿着巨大的变化.数控机床发展
成多轴机械加工中心,集约各种工序为一体,明显地缩短了辅助时间,提高了生产率,同时减
少了工件的装夹次数,提高了加工精度.综上所述,当前机床的发展目标应是:减少工序的更
换,明显提高效率;趋向于工序集约,易于提高精度;使用复合刀具,球头立铣刀等先进工具,
可提高每单位时间的切削量;走刀速度加快,切削效率提高;能减少铣削后的打光工序;切削
工具,托板的自动交换,自动化程度高,辅助时间显著缩短;由于复杂零件容易加工,促进零
件结构的改进等.从航空航天的角度看,普遍认为机床的这种发展,非常适合于单件小批量生
产,所以迅速地,较多地在单件小批量生产系统中充实了这些装备,实践也表明了自动化的设 备是符合航空航天系统制造技术发展的需要的.
当然,从提高生产率的角度分析,除了自动化加工以外,仍然存在着如何更进一步,更合
理地利用各种技术进步的问题.从机床的发展观察,机床主轴的高速化显著地提高了转速,高 于 10000r/min
的机床已经比较普遍.轴承技术的进步,为此提供了可能.主轴的发展,最突出
的是电主轴已经商品化.主轴的润滑技术十分关键,受到各方面的关注.多年来,从油脂润滑
发展到油雾润滑,油气润滑,环下(under-race)润滑,甚至冷风润滑等.伴随着高速主轴的发
展,油脂润滑已经不能适应,油雾润滑由于污染的原因使用也在减少,现在使用最为广泛的是
油气润滑,更合理的是环下润滑,使关键的内环得到了更好的润滑.润滑性能的提高,使滚珠 轴承也能承受 70000r/min
的高转速.美国原来在机床主轴上采用的是 ABEC7 级高精度轴承,现 在已经发展到 ABEC9
级,说明轴承的精度提高是必须的.由于材料的发展,又出现了陶瓷滚珠,
使得滚珠轴承的性能更加提高,这也是保证主轴高速化的需要.在提高主轴转速和精度方面,
也有采用气浮静压轴承或者液浮静压轴承的,而磁力轴承则能达到更高的水平. 几年前,美国 J&L 和
Ingersoll 公司推出了采用直线电机的高速机床,引起巨大的反响,
在加大走刀速度方面起到了滚珠丝杠达不到的速度,但是当时因为成本太高,在具体的应用上,
较多出现的是加大丝杠的螺距,增加头数,或者制造成中空的大直径丝杠,通以温控的水,保
持适宜的温度.也有主张采用静压丝杠的,但是从性能上仍有比较大的差距,它最高可以达到 加速度 1～1.5g,而直线电机可以达到 10g
以上.后来由于直线电机制造技术的进步,其成本明 显降低,应用明显增加.现在在电火花机床上也采用了直线电机,如日本的 SODICK
甚至采用 3 个直线电机.只有走刀的高速化,高速加工才能真正得到实现.当然,围绕高速加工仍有一系
列的技术需要解决,例如,托板交换,工具交换的速度也要增大. 德国的 DIGMA,CHIRON,STAMA,日本的大隈,瑞土的
MIKRON 等公司都是世界上有名的高速 机床制造商.CHIRON 的小型机械加工中心的工具交换时间已经达到
0.5s.同时也要求提高主轴 的加减速度,使主轴能在极短的时间里停止或者达到最高速,现在已经可以达到 2s 左右.
为了满足高效率加工的需要,机床的强度,刚度,稳定性,抗振性等都接受了挑战,所以 从设计方面采用了 CAD
方法,预先打好基础;特别是在结构材料上有了比较明显的变化,出现
了石质材料取代传统的铸铁和钢的方法,如采用花岗岩,陶瓷,人造花岗岩,人造大理石等.
在超精密机床上还有采用零膨胀系数的微晶玻璃(德国称为 Zerodur, 日本称为玻璃陶瓷)的. 近
几十年来,机床为了适应生产率的发展要求,在结构材料方面发生了很大的变化,机床的性能
有了长足的进步.我国较早研制成功人造花岗岩,在花岗岩的应用上已经有比较长的历史.德 国 DIGMA
公司的高速机床结构材料就采用了复合聚合物混凝土,提高了机床的刚度,具有振动 衰减性优越(为铸件的 1/6～1/8),低热变形(为铸件的
1/25～1/40)的特点. 近年来机床的发展日新月异,高速化,复合化,多功能化,高精度化的趋势比较明显,机
械制造领域的主旋律则是提高生产率.例如 DMG 公司展示的激光铣削机械中心,将不同的工种
集约在一台机床上;为了更好地解决排屑的问题,德国的 EMAG 公司研制了倒置机械加工中心; 当前比较多的公司提供了 5
轴机械加工中心;特别是虚拟机床的出现,从机床的设计上发生了 较大的变化,现在它依旧在发展之中.
切削工具性能的提高为高效高速加工发展提供了可能性 如果需要达到高效高速加工,切削工具是另外一个重要的因素.当前切削工具材料的发展,
对加工的需要创造了比较好的条件,除了高速钢,硬质合金以外,陶瓷,金属陶瓷,超硬材料
的发展起到了重要的作用.特别是陶瓷,超硬材料,对高效高速加工的发展提供了有力的支持. 更值得提及的是,1955 年美国 GE
公司用高温,高压合成超硬材料取得成功,促使切削领域发生 了重大变化.在这个基础上,很快出现了
PCD,PCBN,为难加工材料的切削,干切削,硬切削, 超精密切削等的加工创造了条件. 在切削加工的另一个方面,
就是表面技术在切削工具上的应用, PVD(物理气相沉积), CVD(化
学气相沉积)不断推陈出新,由单层发展成多层,千层,复合涂层,现在又发展成纳米涂层;涂 层的材料,从 TiN 发展为
A12O3,TiC,ZrO2,等,根据加工的要求,为提高耐高温的性能,又 发展了 TiCN,TiAlN,TiSiN,CrSiN
等.为了减少摩擦力,采用软涂层,如沉积 MoS2,又如德 国 Guehring 公司采用的 Molyglide, 这种涂层就是以
MoS2 为主的, 它能减少切削中的摩擦系数. 当然这要根据被加工件的特点,分别地应用在所需的加工上.现在涂层技术又发展到了超硬涂
层(类金刚石,金刚石,立方氮化硼),更使切削加工的范围拓宽.特别值得提到的是薄膜涂层
发展成为厚膜,它不同于天然金刚石,具有各向同性,现在已经在国内外得到应用,部分取代
了天然金刚石.现在也已经解决了大颗粒单晶金刚石的合成技术,这些变化对我国的影响非常
深远,我国已经是世界合成金刚石产量最多的国家,这有利于我国发展高效加工技术.
为了适应高效高速加工,辅助工具也是十分重要的手段,例如原来的组合夹具在机械加工
中心的应用中,为了提高其强度,已经从槽系发展成为孔系.目前比较典型的是 EROWA 和 3R 组
合工具的应用,已经从电加工,发展到机械加工中心上,不仅加快了节奏,更重要的是达到了
高精度,这些工具从原来的模具电加工发展到了切削加工领域.在带柄的切削工具方面所需的
刀柄,也在配合高效率,高精度切削加工的过程中发展了新型的结构,例如液压的,塑料的,
现在又广泛采用热装的刀柄,其夹紧的精度明显提高,达到 2～3μm.现在这种装置已经成熟, 例如德国的 ZOLLER
公司已经将这样的装置直接安装在对刀仪上, 说明此项技术又向前推进了一 步.工具的进步为高效加工提供了有力的支持.
为高效高速加工的实现创造条件 众所周知,航空航天工业从产量的角度看属于多品种小批量生产,因此认为与自动化加工
关系比较少,往往不采用自动化的装备.自从 NC 机床出现以后,特别是各种机械加工中心诞生
后,人们的观念开始发生微妙的变化.自从引进为数不少的机械加工中心以后,经过一二十年
的实践,小批量零件的加工自动化不仅发挥了重要的作用,而且在周期,质量上都有明显的提
高,工装的数量也显著减少,特别在工序多,周期长,结构复杂的箱体零件的加工方面,更显 示出中心的优越性.
值得考虑的一个问题是怎样利用高速加工为高效加工服务.最近,在世界各大展览会上展
示的设备更多强调的是高效率,在这个基础上,又强调利用高速加工,也就是说,要综合利用 技术的进步.展示的机械加工中心大部分主轴的转速为
20000r/min 左右.这也许就是当前的主 旋律——高效高速加工.
为了实现高效高速加工,必须考虑到各个方面,例如机床,工具的合理选择;切削用量的
恰当使用;高速主轴保养;安全防护及切屑的及时清理等.在这些方面,还需要进一步探讨.
以机床为例,应当采用高速,大功率的主轴;机床有足够刚度,强度;刀柄必须选择与机床主
轴的锥体和端面接触,以防止在高速回转时松动;在防护方面,必须防止切屑的飞溅;切削油
剂必须能注入到切削点上,特别在高速磨削时,为了防止工件烧伤,喷嘴的设计特别重要,日
本明治大学的横川和彦发表了许多意见,值得参考;由于高速切削的切屑量大,所以切屑必须
及时地排除等.以切削工具为例,当前涂层发展非常快,针对加工的对象选择是必要的;为了
提高加工表面的质量,采用球头铣刀是合适的,由于其中心的切削速度为零,所以使用时可将
立铣刀倾斜一个角度为了改善立铣刀引起的铣削颤振,采用带圆角铣刀,这是最近的发展趋势;
为了改善冷却效果采用带油孔的工具;为了防止立铣刀的振动,将刀槽作成不等分或者不同的
螺旋槽;在高速切削时,铣刀刀盘采用铝合金,切断刀的刀把往往强度差,所以日本住友公司
提出采用硬质合金,为了解决切屑的处理,采用合适的断屑刀片;在加工深孔时候,采用新型 刀槽钻头,如 Geuhring 公司 RT
系列的钻头,其芯厚加大,提高了刚度,容屑槽加宽,切屑易
于排出,所以有利于深孔加工;在机械加工中心上,必须采用数控刀具,这个认识是一致的, 但是价格提高了. 现在复合刀具的大量出现,
不仅可以提高效率, 而且减少了刀具的件数, ISCAR
的车刀是最典型的.切削工具的复合化明显减少了换刀的次数和时间,机床的刀库变小,也必 然提高了效率.
从目前情况看,有的单位已引进数千台的新型自动化机床,但是主轴转速大于 10000r/min
的很少,其原因是,对高速加工存在一种疑虑.根据德国 DMG 公司的介绍,该公司提供的高速 主轴的寿命是 2
年,关键是如何合理应用的问题.在探讨引进设备的时候,几乎都希望引进高 速的设备,这也反映出技术人员的心态. Mikron
公司认为高性能切削现在没有严格的定义,然而,在实际应用中,虽然高速切削与
高性能切削这两种铣削方法都属于高性能切削工艺的范畴之内,但高速切削在大多数情况下,
与高性能切削有着明显的不同.高速切削只是高性能切削的一个方面而已,而高性能切削关注
的另一个要素则是金属去除率,这是我们引进设备时需要考虑的问题. 6.难加工材料切削刀片如何正确选用? .难加工材料切削刀片如何正确选用
如何正确选用 答:目前,各种难加工材料如淬硬钢,超硬烧结金属,耐热超级合金,双金属材料等已日
益广泛地应用于工业零件的制造.虽然用此类材料制造的零件可获得优异的使用性能,但同时
也带来了一个难题:如何以合理的每件加工成本实现零件的最终成形加工.值得庆幸的是,如
今刀具供应商已成功开发出了各种用于铣削,车削加工难加工材料的新型切削刀片,如涂层硬 质合金刀片,金属陶瓷刀片,CBN 刀片,PCD
刀片等.这些新型材料刀片采用了特殊的几何形状 和表面涂层,具有优异的耐磨损性能,并可承受加工过程中的机械冲击和热冲击.但是,如何
在生产中合理,有效地使用这些切削刀片,还需要与掌握专业知识的刀具供应商密切配合.
由于切削刀片的成本相对较低(一般硬质合金刀片的成本仅占加工总成本的 3%, CBN 刀片占 加工总成本的
5%～6%),因此,为节约加工成本而一味选用较便宜的刀片实际上可能并不划算.
新型材料刀片虽然价格较贵,但可以缩短加工时间,延长刀具寿命,提高产品质量,因此可能 具有更好的经济性.
另一方面,脱离实际加工需要而盲目选用新型材料刀片,也可能增大加工成本(CBN 刀片的 价格可达硬质合金刀片的 8～10
倍).此外,使用新型材料刀片时,如采用不正确的切削速度和
进给率,也会影响工件加工质量和刀具使用寿命.因此,选用难加工材料切削刀片时需要正确 评估加工的经济性和综合考虑整个加工工艺过程.
CBN 刀片经过了强化和钝化处理,在切削硬度&50HRC 的工件材料时可有效避免崩刃现象
加工经济性的综合权衡 选择切削刀片时,需要对整个加工任务进行评估.在可以满足工件尺寸精度和表面光洁度
要求,并考虑了加工时间和刀片更换的前提下,选用价格相对较低的硬质合金刀片可以实现较
好的加工经济性.通过准确了解和综合权衡生产批量,加工时间和刀片性能,就能合理选用切 削刀片,达到提高生产率的加工效果.
以铣削加工材质为烧结碳化钛的燃气涡轮机叶片为例,当工件批量较小时,选用涂层硬质 合金刀片也可获得较好的加工效果.在 35m/min
的切削速度下,硬质合金刀片的切削刃寿命仅 为 5～10 分钟,而大批量加工难加工材料工件的合理刀片寿命一般要求达到 15～30
分钟.在小 批量加工中,较短的刀片寿命和较频繁的更换刀片对生产率的影响并不明显;但在大批量满负
荷加工中,较长的刀片寿命对于减少换刀辅助时间,降低劳动强度,提高机床利用率和生产能
力则具有至关重要的意义.因此,当涡轮机叶片的加工批量较大时,选用硬度更高,价格较贵 的 CBN 刀片可能更为合理.
为了充分发挥先进材料刀片的切削性能, 还需要选用正确的进给率和切削速度. Sandvik 以 Coromant 公司的 CBN
刀片为例,该刀片的切削刃经过了强化和钝化处理,在切削硬度&50HRC
的工件材料时可有效避免崩刃现象.尽管 CBN 刀片韧性极佳,但对切削参数的选取仍十分严格, 如所选切削速度高于或低于理想值的
10%,则可能大大降低刀片的切削性能. 为了实施难加工材料的切削加工,可考虑向专业刀具供应商寻求技术支持,刀具供应商可
基于其它相同的加工实例提供合理的解决方案.在需要进行切削试验时,通常可采用试错
(trial-and-error)方式,即首先用硬质合金刀片进行切削,然后换用新型材料刀片进行对比切
削,比较不同刀片的加工效果.采用先进的刀片形状,高刚性刀柄和优化加工程序,通常可使
价格较低的硬质合金刀片适合于难加工材料的切削.是否需要换用新型材料刀片,则应根据具
体的加工任务及加工条件而定.对于同一大类的难加工材料,通常在切削刀片的选用上具有一 定共性. 淬硬钢的切削加工
目前,许多合金钢工件对硬度的要求越来越高.过去,工具钢的应用硬度通常为 45HRC,而 现在模具工业使用的工具钢已普遍要求淬硬到
63HRC. 为了避免热处理变形, 需要对一些过去只
能在热处理之前进行切削加工的模具实施完全淬硬状态下的精密铣削加工.在铣削完全淬硬钢
时,产生的切削热和切削压力可能引起切削刀片的塑性变形并使刀片迅速失效.如铣削硬度为 60HRC 的淬硬钢(材料中的碳化物颗粒硬度可达
90HRC)时, 普通的涂层硬质合金刀片将发生后刀 面快速磨损. 铣削硬度为 60HRC 的淬硬钢(材料中的碳化物颗粒硬度可达
90HRC)时, 普通的涂层硬质合金 刀片将发生后刀面快速磨损
虽然淬硬钢不易切削,但采用硬质合金刀片仍可实现对完全淬硬钢工件的经济性加工.以 航空零部件的加工为例, 某大型飞机制造企业用
Sandvik 公司的 GC1025 硬质合金刀片替换原来 使用的金属陶瓷刀片后,成功完成了对材料为淬硬的 3000M 钢(4340
变质处理)的大尺寸锻件的 二次孔加工. 被加工孔的大部分加工余量已在热处理之前(材料硬度 30～32HRC)切除, 但为了修
正热处理变形, 这种大尺寸工件上的精密孔必须在工件完全淬硬后(硬度达 54～55HRC)进行二次
切削加工.由于被加工孔位于工件深处,特殊的工件形貌使加工相当困难,因此需要经过三次
走刀切削才能达到要求的尺寸精度和表面光洁度.高硬度的材料加上断续切削方式,使原来使
用的金属陶瓷刀片还未完成一次走刀其切削刃即崩损失效,而崩坏的刀片可能造成工件报废的 危险.换用经 PVD
涂层的细颗粒硬质合金刀片后,刀具的韧性和锋锐性显著提高,可以顺利完 成 6～9
次走刀切削.换用硬质合金刀片后,刀具供应商推荐将切削速度从原来的 90m/min 降低 到
53m/min,但切削深度保持不变.切削速度降低后,硬质合金刀片完成对孔的三次走刀切削需 时约 20
分钟,而原来使用金属陶瓷刀具加工则需要一个多小时.更为重要的是增强了硬质合金
刀片切削刃的安全性,大大减少了因刀具崩刃导致昂贵工件报废的危险.
为了获得硬质合金刀片铣削淬硬钢的合理切削参数,可进行刀具切削试验.试切时,切削 速度的选取通常可从 30m/min 起, 直至增加到
45～55m/ 进给率通常为 0.075～0.1mm/每齿.
一般来说,采用零前角或小负前角的刀片形状比采用正前角的刀片形状强度更高.加工淬硬钢
时,采用圆形硬质合金刀片也较为有利,因为圆形刀片强度较高,且外形圆钝的切削刃不易发 生破损.
选择硬质合金刀片牌号时,可考虑选用高韧性牌号.此类牌号刀片的切削刃安全性较好,
可承受切削淬硬钢时较大的径向切削力和剧烈的切入,切出冲击.此外,特殊设计的高温硬质
合金牌号可以承受切削淬硬钢(HRC60)时产生的大量切削热. 带氧化铝涂层的抗冲击硬质合金刀 片也能抗击铣削淬硬钢时产生的高温.
粉末合金的切削加工 随着粉末冶金技术的不断发展,应用于不同领域的各种超硬烧结金属(粉末合金)材料层出
不穷.如某制造商开发了一种包含碳化钨(WC)或碳化钛(TiC)颗粒的复合型粉末镍合金,其硬度 达到
53～60HRC,镍合金基体中的碳化物颗粒硬度可达 90HRC.铣削加工这种材料时,涂层硬质
合金刀片很快会发生后刀面磨损,主切削刃被磨损为扁平状;材料微观结构中存在的超硬颗粒
会引起"微振颤",导致刀片加速磨损;切削工件时产生的剪切应力还可能造成硬质合金刀片 碎裂. 采用 CBN
刀片则可较好解决含碳化钨和碳化钛颗粒的硬质粉末合金材料的切削加工问题.
改进的刀片几何形状可以有效克服"微振颤"现象.某用户铣削加工复合型粉末合金工件时发 现,新型 CBN
刀片的加工寿命比最好的硬质合金刀片提高了 2000 倍以上.切削试验表明,用安 装了 5 个 CBN
刀片的面铣刀切削加工硬质粉末合金材料(切削速度 60m/min,进给率 0.18mm/每 刃),其加工效率可比放电加工(线切割)提高
75%. 为了充分发挥 CBN 刀片的最佳性能, 必须将切削参数严格控制在合理范围内. 虽然 50m/min 左右的切削速度和
0.1～0.15mm/每齿的进给率显得并不高,但在加工粉末合金材料时却能获得 很高的生产率.通过 30～60
秒钟的试切,可以准确地确定最佳切削参数.试切时,可从低速切 削开始,逐渐增大切削速度,直至刀片切削刃出现过度磨损为止.
加工难加工材料时,为了使刀片切削刃温度保持恒定,一般应采用干式切削.在大多数情
况下,具有双负角几何形状的圆形刀具加工效果最好,且切削深度通常应控制在 1～2mm. 铣削属于断续切削.加工时,硬度达 60HRC
或更高的工件材料对刀具持续不断的冲击将造 成巨大的加工应力.因此,为了在铣削加工中提供足够高的抗冲击能力,要求加工机床和工具
系统必须具有最高的刚性,最小的悬伸长度和最大的强度. 耐热超级合金的切削加工
为航空航天工业开发的耐热超级合金(HRSAs)现在正越来越广泛地应用于汽车,医疗,半导
体,发电设备等行业.除了常见的耐热超级合金牌号(如 Inconel 718/625,Waspalloy,6A14V
钛合金等)以外,现在又开发出了多种新型钛基合金和铝/镁基合金牌号.所有的耐热超级合金 均属于难加工材料范畴.
超级合金的硬度很高,某些钛合金牌号的加工硬度达到 330HB.对于普通合金而言,当切削 区温度高于
;时,材料中的分子结合链就会发生软化,并出现有利于成屑的流动区.反之,
耐热超级合金优良的抗高温性能使其在切削加工全过程中均保持高硬度.
耐热超级合金被切削时还具有冷作硬化倾向,很容易造成切削刀片过早崩刃失效.切削时,
工件的被切表面会生成耐磨的冷硬鳞屑层,使刀片切削刃快速磨损.
加工淬硬钢时,采用圆形硬质合金刀片也较为有利,因为圆形强度较高,切削刃不易发生 破损
鉴于超级合金的难加工特性,加工时通常采用较低的切削速度.例如,用 Sandvik GC2040 牌号硬质合金刀片铣削超级合金
Inconel 718 材质刹车键的切削速度为 60m/用 Sandvik 7020 CBN 刀片对 Inconel 718
进行外圆/端面车削的切削速度为 80m/min.与此对比,用未涂层 硬质合金刀片切削工具钢的切削速度一般可达
120～240m/min. 切削超级合金时的进给量通常与 切削工具钢的进给量相当.
加工超级合金时,切削刀片的选择主要取决于被加工材料和工件类型.为了提高加工效率,
加工薄壁工件时可选用具有正前角切削刃的硬质合金刀片,而加工厚壁工件时则需要选用具有
负前角切削刃的陶瓷刀片,以增强刀片切削时的"耕犁"作用.对于大多数难加工材料,应首
选干式切削,以保持刀片切削刃温度恒定.但在加工钛合金时,即使切削速度很低,也必须使 用冷却液.
由于耐热超级合金在切削过程中始终保持高硬度,因此会加速切削刀片端部倒圆的磨损.
采用切削刃圆钝的圆形刀片可大大提高切削刃的强度,但超级合金的冷作硬化倾向会导致刀片
崩刃现象加剧.通过在连续多次走刀时改变切削深度,可使刀片避开工件表面形成的冷作硬化
层,从而减少刀片崩刃,延长切削刃的工作寿命.一次走刀的切深变化量可为 7.6mm,后序切削 的切深变化量可为 3.2mm 和
2.5mm. 双金属材料的切削加工 双金属材料的构成是将较硬的材料置于选定的易磨损部位,然后在周围环绕(或混合)其它
较软的合金材料.双金属材料在汽车工业及其它行业的应用越来越广泛,同时也带来了特殊的 加工难题. CBN 刀片可以高效切削硬度大于
50HRC 的硬合金, 但在切削双金属材料中的软合金时 却可能发生碎裂. 刀片能够切削加工耐磨铝合金, PCD
但在切削铁族金属材料时则容易发生过度 磨损. 为了实现双金属材料的高效加工,需要用户,刀具供应商和机床制造商共同开发精确的切
削加工程序.例如,某种双金属材料是将高硬度的复合型粉末合金通过热均衡压制工艺嵌入价 格便宜的 316
不锈钢基体中制成.加工时,需要编制螺旋插补刀轨程序并输入机床控制系统,
以优化的进给量和切削速度首先加工粉末合金材料部位,然后再加工基体部分.
为了高效加工由铝合金和铸铁气缸垫组合构成的双金属气缸体,汽车制造商必须同时克服
铝合金的耐磨性和铸铁的高硬度.由于较硬的铸铁气缸垫(易磨损部位)与较软的铝合金缸体难
以隔离,因此不宜采用分别加工方式.但是,通过合理编制机床加工程序,采用极低的切削速 度和极小的切削深度,可使耐磨损 PCD
刀片能够同时加工铝合金和铸铁两种材料,从而避免了 在加工过程中频繁换刀. 7.复合材料的常规机械加工方法?
复合材料的常规机械加工方法? 复合材料的常规机械加工方法 答:一,锯切 玻璃纤维增强热固性基体层压板,采用手锯或圆锯切割.
热塑性复合材料采用带锯和圆锯等常用工具时要加冷却剂.石墨/环氧复合材料最好用镶
有硬质合金的刀具切割.锯切时控制锯子力度对保证锯面质量至关重要.虽然锯切温度也是一
种要控制的因素,但一般影响不大,因锯切时碰到的最高温度一般不会超过环氧树脂的软化温 度(182℃).
金属基复合材料可用镶有金刚石的线锯锯切,不过其切割速度较慢,而且只能作直线锯切.
采用金刚石砂轮对陶瓷基复合材料进行常规锯切,可有两种速度:一种是 250r/min,另一种是
4000r/min.这种锯切会使切割面的陶瓷基复合材料有相当大的损坏.不过在较高锯切速度时, 损坏虽大,但断面较为均匀.
二,钻孔和仿形铣 在复合材料上钻孔或作仿形铣时,一般采用干法.大多数热固性复合材料层合板经钻孔和
仿形铣后会产生收缩,因此精加工时要考虑一定的余量,即钻头或仿形铣刀尺寸要略大于孔径
尺寸,并用碳化钨或金刚石钻头或仿形铣刀.钻孔时最好用垫板垫好,以免边缘分层和外层撕
裂.另外钻头必须保持锋利,必须采用快速除去钻屑和使工件温升最小的工艺.
热塑性复合材料钻孔时,更要避免过热和钻屑的堆积,为此钻头应有特定螺旋角,有宽而
光滑的退屑槽,钻头锥尖要用特殊材料制造.一般钻头刃磨后的螺旋角约为 10-15°,后角为 9-20°,钻头锥角为
60-120°.采用的钻速不仅与被钻材料有关,而且还与钻孔大小和钻孔深 度有关.一般手电钻转速为 900r/min
时效果最佳,而固定式风钻则在转速为 2100r/min 和进给 量为 1.3mm/s 时效果最佳. 三,铣削,切割,车削和磨削
聚合物基复合材料用常规普通车床或台式车床就可方便地进行车削,镗削和切割.目前加
工刀具常用高速钢,碳化钨和金刚石刀头.采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基复合材 料零部件.最常用的是粒度为 30-240
的砂带或鼓式砂轮机.大多数市售商用磨料均可使用,但 最好采用合成树脂粘接的碳化硅磨料.热塑性聚合物基复合材料用常规机械打磨时,要加冷却
剂,以防磨料阻塞.磨削有两种机械可用,一种是湿法砂带磨床,另一种是干法或湿法研磨盘.
使用碳化硅或氧化铝砂轮研磨时不要用流动冷却剂,以防工件变软.
复合材料层合板采用一般工艺就能在标准机床上铣削.黄铜铣刀,高速钢铣刀,碳化钨铣 刀和金刚石铣刀均可使用.铣刀后角必须磨成
7-12°,铣削刃要锋利.高速钢铣刀的铣削速度 建议采用 180-300m/min,进刀量采用 0.05-0.13mm/r,采用风冷.
热塑性复合材料可以用金属加工车床和铣床加工.高速钢刀具只要保持锋利,就能有效使 用.当然采用碳化钨或金刚石刀具效果更好.
金属基复合材料一般用切割,车削,铣削和磨削就可加工.对大多数金属基复合材料而言,
获得优良机加工产品的前提是刀具要锋利,切削速度要适当,要供给充足冷却液或润滑剂和进 给速度要快. 8.高速切削技术有何特点?
.高速切削技术有何特点? 有何特点 答:高速切削针对不同金属材料的工件,当切削速度到达某一特定值时,切削温度不但不会升
高反而会降低,产品的质量也会改善,生产效率也会大幅度提高.
高速切削与加工材料,加工方式,刀具及切削参数等有很大的关系.一般认为,高速切削 的切削速度是常规切削速度的 5～10 倍,铝合金 1
500～5 500m/铜合金 900～5 000m/ 钛合金 100～1 000m/铸铁 750～4
500m/钢 600～800m/min.各种材料的高速切削进 给速度范围为 2～25m/min.
高速切削之所以得到工业界越来越广泛地应用, 是因为它相对传统加工具有显著的优越性, 具体说来有以下特点: 1.可提高生产效率
高速切削加工允许使用较大的进给率,比常规切削加工提高 5～10 倍,单位时间材料切除 率可提高 3～6
倍.当加工需要大量切除金属的零件时,可使加工时间大大减少. 2.降低了切削力
由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度,因此切削力较小,与常规切削相比, 切削力至少可降低 30%,
这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形, 使一些薄壁类精细工 件的切削加工成为可能. 3.提高了加工质量
因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率,不会造成工艺系统的受迫
振动,保证了较好的加工状态.由于切削深度,切削宽度和切削力都很小,使得刀具,工件变
形小,保持了尺寸的精确性,也使得切削破坏层变薄,残余应力小,实现了高精度,低粗糙度 加工. 从动力学角度分析频率的形成可知,
切削力的降低将减小由于切削力产生的振动(即强迫振 动)的振幅;转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率,避免共振的发生;因此高
速切削可大大降低加工表面粗糙度,提高加工质量. 4.加工能耗低,节省制造资源
由于单位功率的金属切除率高,能耗低以及工件的在制时间短,从而提高了能源和设备的
利用率,降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例,符合可持续发展的要求. 5.简化了加工工艺流程
常规切削加工不能加工淬火后的材料,淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决.
高速切削则可以直接加工淬火后的材料,在很多情况下可完全省去放电加工工序,消除了放电
加工所带来的表面硬化问题,减少或免除了人工光整加工. 由于高速切削的特点决定了高速切削可以节省切削液,刀具材料和切削工时,从而可极大
限度地节约自然资源和减少对环境的污染,提高生产率和产品质量,因此,高速切削在工业生
产尤其是规模较大的汽车企业和与之相关的模具制造业上的应用具有"燎原"之势. 9.难切削材料如何加工? .难切削材料如何加工? 如何加工
答:一,概论: 1,难切削材料
就是切削加工性差的材料.一般材料的性能大于或小于此指标中(HB&250,σb&1000
MPa, δ&30%,αk&100
MPa,K&41.8 W/m?k)的一项以上,都属于难切削材料.也可以用切削过程中
的现象(切削力,切削热,刀具磨损与刀具耐用度,已加工表面质量和切屑控制等)来衡量. 2,影响材料切削加工性的因素: ①物理性能:
1)导热系数 K:导热系数高阳材料允许的 Vc 就高.如用硬质合金刀具切削以下材料的 Vc: 碳钢 K=48.2～50.2 W/m?k
Vc=100～150 m/min 高温合金 K=8.4～16.7 W/m?k Vc= 7～60 m/min 钛合金 K=6.3～9.6
W/m?k Vc= 15～50 m/min 2)线膨胀系数 α:影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度.
②化学成分:材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能,物理性能,热处理性能,金 相组织和材料的切削加工性的根本因素.如:
C:材料含碳量的增加,其硬度和强度增加. Ni:Ni 能提高材料的耐热性,但使材料的导热系数明显下降;当
Ni&8%时,形成奥氏体钢, 使加工硬化严重. V:随着它的含量的增加,材料的磨削性能变差.
Mo:能提高材料的强度和韧性,但材料的导热系数下降. W:能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度.但使材料的导热系数明显下降.
Mn: 能提高材料的硬度和强度, 使材料的韧性下降. Mn&1.5%时, 当 材料的切削加工性变差.
Si:能使材料的导热系数下降. Ti:钛是易于形成碳化物的元素,其加工性也差. 还有 Cr,O,S,P,N,Pb,Cu,Al
等元素都对材料的切削加工性有影响. ③材料的力学性能:1)硬度和强度:材料的硬度和强度适中,其切削加工性比较好,硬度
和强度越高,切削加工性就越差.如正火 45 钢:HB200,σb 640 MPa;淬火 45 钢:HRC45,σb
MPa. 影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物, A1203, 如 Si02, Ti02
等,它们的显微硬度高,对刀具产生机械磨损;其切削加工性也变差.2)韧性 αk 和塑性 δ:
韧性和塑性大的材料,在切削加工时的阻力,变形和产生的热量就大,其切削加工性也差.3) 弹性模量
E:它是表示材料刚度的指标,弹性模量大,表示材料在外力的作用下不易产生弹性变
形.但弹性模量小的材料在切削过程中,弹性恢复大,且刀具摩擦大,切削也困难.如软橡胶 E==2～4MP;45 钢 E=200000
MPa:Mo 材 E=500000 MPa. ④金相组织:1)铁素体:它的硬度和强度很低(HB50～90,σb =190～250
MPa),塑性和韧 性高(δ=40～50%), 切削时易产生积屑瘤.切削加工性差. 2)珠光体: 球形珠光体切削加工性好. (如 45
钢) 3)渗碳体:硬度高(HRC66-70),但很脆(αk=30-35 MPa),由于 Fc 增大易崩边,使
切削困难.4)奥氏体:它的硬度不高(HB200 左右),但塑性和韧性很高,加工表面硬化和切屑与 刀具冷焊严重,切削加工性差.如
1Cr18Ni9Ti,高温合金等.5)马氏体:淬火钢属于这类金相 组织.它硬度高,脆性大,其相对切削加工性为 45 钢的
1/3～1/10. 3,难切削材料的切削特点: ①切削力大:为切 45 钢的 1.5～2.5 倍 ②切削温度高:当
Vc=75m/min 时,切削以下材料比切削 45 钢的切削温度高: TC-4 435℃GH132 320℃GH36
270&#Ni9Ti 195℃ ③加工硬化倾向大:由于部分难切削材料的韧性,塑性高,强化系数大;加之在切削热的
作用下吸收周围介质中的 H,O,N 等的原子,使切削表面和已加工表面形成硬脆层,其硬化程 度比基体高 50～200%.深度大于
0.1mm,是切 45 钢的好几倍. 4,改善难切削材料加工性的途径:
①选用优良的刀具材料.②选用合理的刀具几何参数.③选用合理的切削用量.④选用性
能好的切削液.⑤改善工夹具结构.⑥对被加工材料进行适当热处理.⑦采用其他工艺 二,难切削材料的车削: 1,淬火钢的车削:
①淬火钢的切削特点:1)硬度高:HRC45-70.2)脆性大.3)强度高:σb = MPa, 是 45 钢的 4
倍左右.4)切削力大:单位切削力 Kc 为 4500MPa,是切 45 钢的 2.5 倍.5)切削温 度高:其导热系数为 45 钢的
1/7. ②刀具与切削用量:1)刀具材料:PCBN,陶瓷,硬质合金(600,610,YS8,YT05,758,813)
等.2)刀具几何参数:γ0=0～-10°,工件硬度和连续切削时 γ0=-10～-30°,α0=8～10°,
κr=30～60°,λs=0～-3°.3)切削用量:硬质合金 Vc=30～50m/陶瓷刀具 Vc=60～
120m/PCBN 刀具 Vc=100～200 m/min,断续切削时 Vc 为上述的 1/2,αp,f 为切一般钢的
1/2. 注意:一股淬火钢的耐热性为 200～400℃,它的硬度随温度增高而降低.而刀具材料(硬质
合金,陶瓷,PCBN)的耐热性分别为 800～;,;,℃,利用这一特性,在 连续切削时,Vc
不能选择太低;钻孔时,Vc 要合理,勤退刀;断续切削时 f 要小,κr 适当减 小,γε 增大,λs 为负值. 3,高温合金的车削
由于高温合金中含有许多高熔点的合金元素 Fe,Ti,Cr,Ni,V,W,Mo 等,这元素与其它
合金元素构成纯度高,组织致密的奥氏体合金.而具有的元素又与非金属元素 C,B,N 等构成
硬度高,比重小,熔点高的金属与非金属的化台物.使其它的切削加工性变得很差.它的相对 切削加工性只有 45 钢的 5～20%.
①切削特点:1)切削力大:比切削一般钢材大 2～3 倍.2)切削温度高:比切 45 钢高 50%. 3)加工硬化严重:
切削表面和已加工表面的硬度比基体高 50-100%. 4)刀具易磨损: 易产生粘结, 扩散,氧化,沟纹磨损.
②刀具材料:1)高速钢:应采用高钒,高碳,含铝高速钢.2)硬质合金:应采用细和超细 颗粒的 YG
⑨刀具几何参数:变形高温合金:γ0=10°,铸造高温合金:γ0=0°,一般不搭负倒棱. α0=10～15°,粗车 λs
=-10°,精车 λs =0～3°,κr=45～75°.
④切削用量:1)高速钢刀具:Vc=3～8m/min.2)硬质合金刀具:Vc=10～60 m/min.变形高
温合金:Vc=40～60m/min.铸造高温合金:Vc=7～10m/min.αp 和 f&0.1mm.
⑤切削液:同不锈钢. ⑥高温合金钻孔:应尽量采用硬质合金钻头或 S 型和浅孔钻;如用高速钢钻头时,加大 2 巾,修磨 α0 和
b,Vc 为 3 m/min,f 为 0.2～0.3mm/r;钻头要锋利,磨钝标准为一般钢材的
1/2～1/3,最好采用自动进给和不要在切削表而停留. 4,钛合金的车削:
钛合金是近几十年发展起来的一种新金属,由于它的比强度(σb/ρ==373,是 45 钢的 4.5
倍)高,热强度高(500℃长期工作),抗腐蚀性好,低温性能优良,而用于航空航天, 化工,医疗等.
①切削特点:1)切削温度高:在相同的切削条件下,比切 45 钢高 1 倍.2)亲和作用大,粘
结严重,在高温时产生粘结现象.3)化学活性大:在高温切削条件下,它与空气中的 O,N,H, C 发生反应,生成
TiO2,TiN,TiH 等的硬皮层,给切削带来困难.
②刀具材料:1)高速钢:除普通高速钢外,最好选用高钒,高钴,含铝高速钢.2)硬质合
金:YG8,YG6X,YG6A,813,643,YS27,YD15.3)PCD,PCBN 天然金刚石.
③刀具几何参数:γ0=5～15°,α0≥15°. ④切削用量:1)高速钢刀具:Vc=8～12
m/min.2)硬质合金刀具:Vc=15～60 m/min.3)PCD, PCBN 天然金刚石刀具:湿切 Vc=200
m/min:干切 Vc=100
m/min,αp&0.05mm,f&0.05mm/r.
⑤切削液:一股采用乳化液,极压乳化液.精加工时采用极压切削油.
⑥注意:车削细长轴(杆)时,应使用活顶尖和尼龙作跟刀架和中心架的爪托;铰孔时,应 用蓖麻油 60%+煤油
40%作切削液;攻丝时,适当加大底孔直径. 5,冷硬铸铁的切削: 这类铸铁的表层发生白口化,硬度可达 HRC60 左右;单位切削力 K
c 可达 3000MPa,是切削 45 钢的 1.5 倍;切削力集中在刃口附近,加工有气孔,夹砂,切削时易损坏刀具;它的脆性大,
切削时还会发生崩边,掉渣等现象. ①刀具材料:1)硬质合金:应选硬度和抗弯强度高的硬质合金.YS2,YS8,YS10,600,610,
726.2)陶瓷:SG4,AT6,SM,FT80,FT85.3)PCBN:用于精车. ②刀具几何参数: 1)硬质合金:
γ0=0～-5°, α0=5～10°, κr≤45°(κr=45°), =-5～ λs 一 10°,γε=0.5～1
③切削用量:1)硬质合金刀具:粗加工 Vc=7～10m/min,αp=5～10mm,f=0.5～1.5mm/r.
精加工:Vc=15～20m/min,αp=0.5～2mm,f=0.3～O.5mm/r.2)陶瓷刀具:Vc=40～50m/min,
αp=0.5～2mm, f=0.3～0.6mm/r. 3)PCBN 刀具: Vc=60～70m/min, αp=0.5～2mm,
f=0.1～0.3mm/r. 6,热喷涂(焊)材料的车削:
热喷涂材料大多是多组元高强合金,经高温,高速喷射到工件表面上,使工件表层的硬度,
耐蚀性,耐磨性和耐热性大幅度提高,而得到广泛的应用.铜基,铁基粉末喷涂层的硬度,较
易切削.钴基,镍基粉末喷涂层的硬度&HRC50,难切削.钴包 WC,镍包 WC,镍包 Al2O3 喷涂层
的硬度&HRC65,最难切削. ①刀具材料:
1)硬质合金:硬度&HRC45,采用 YG,YW 硬质合金;硬度,采用
600,610,726,767,YD05, YC12,YS2,YS8:硬度&HRC65,采用
YG3X,YD05,YC09,YC12,YS8,600,610. 2)陶瓷刀具:PCBN
②刀具几何参数:γ0=0～-5°,α0=8～12°,κr≤45°. ③切削用量:硬质合金 Vc=6～40m/陶瓷刀具
Vc=18～80m/PCBN 刀具:Vc=24～ 160m/min.αp=0.15～0.6f=0.1～1mm/r.
7,软橡胶的切削: 软橡胶的硬度(邵尔 A 型 30～35)和强度(σb 20～25 MPa)极低,导热性极差(0.14W/m?k),
塑性极高(δ=500～700),弹性模量极小(2～4 MPa).由于上述性能,它具有很好的弹性,柔顺
性和易变性,因此很难对它进行切削加工. ①刀具材料:高速钢,YG 类硬质合金. ②刀具几何参数: γ0=45～55°,
α0=10～15°,β0=20～30°;刮削时,γ0=0°, α0=70°,还用割刀(β0=5～10°),套料刀.
③切削用量:Vc≤100 m/min.αp=2～5f=0.5～0.7 mm/r. ④切削液:用不含油的水溶液. 8,砂轮的车削:
一般刚玉类磨料的硬度为 HV,碳化硅磨料的硬度为 HV,采用 PCD 和 PCBN
刀具来车削这两种磨料的砂轮,如同用刀切豆腐一样容易. ①为了防止砂轮在车削时崩边,采用圆形刀片的机夹刀具. ②刀具几何参数:圆形刀片
γ0=-8～-10°,α0=8～10°. ③切削用量:Vc=30～50m/min.αp=4～5f=1～1.5 mm/r.
9,硬质合金的车削: 硬质合金的硬度高(HRA85～92.5, HV, HRC67～81), 脆性大(σb
900～2500 MPa). 以前只能采用磨削和电加工来进行加工.由于 PCD,PCBN 超硬刀具的出现,给车削加工提供了 条件.
①刀具材料:PCD,PCBN.②刀具几何参数:γ0=0～-5°,α0=6～8°,κr≤30～45°.
③切削用量:Vc=20～35m/min,αp=0.1～1.5mm,f=0.05～0.15 mm/r.
④注意:防止崩边:用煤油作切削液. 10,工程陶瓷的车削: 传统的陶瓷是用金刚石砂轮磨削.
这是因为它的硬度高(HV), 抗弯强度低(450～
1300MPa),弹性模量高(0000MPa)所致.
①刀具材料:PCD,PCBN;易切陶瓷,也可用硬质合金,但刀具耐用度低.
②刀具几何参数:γ0=-10～-15°,α0=8～12°,κr=30～60°.为了使切出切入平稳, 也可采用圆刀片.
③切削用量:用硬质合金刀具车易切陶瓷 Vc=10～20m/min.用 PCD,PCBN 刀具 Vc=30～
60m/min,αp=0.1～2f=0.05～0.1 mm/r. ④切削液:一股使用乳化液.⑤注意问题:防止崩边.
11,复合材料的车削: 复合材料是由两种以上不同物理,化学,力学性能的物质人工制成的多相组成的固体材料.
如玻璃钢就是典型的复合材料.复合材料的种类有玻璃纤维增强复合材料(GFRP),碳纤维增强
复合材料(CFRP),芳纶纤维增强复合材料(KFRP),硼纤维增强复合材料,统称为树脂基纤维增
强复合材料(FRP).它只有很高的比强度和比刚度(比金属高 3～8 倍),而且抗疲劳性,减震性,
断裂安全性好,而广泛应用于航天,航空,化工等行业.复合材料在切削加工时,由于材料的 导热系数很低(小于一般钢的
1/16),造成切削温度高,易产生变质和软化,纤维和树脂性能相
差很大,表面粗糙度难以达到,且刀具磨损严重,大多数情况下不能使用切削液. ①刀具材料:高速钢和涂层高速钢,YG
类硬质合金.为了几十到几百倍提高刀具耐用度, 应选 PCD,PCBN 刀具. ②刀具几何参数:一般情况下
γ0=-10～-15°,α0=10～12°,γε=1～3mm,车螺纹时为 防止崩牙 γt=-15～-25°. ③切削用量:高速钢刀具
Vc=1O～15 m/硬质合金刀具 Vc=40～80m/PCD,PCBN 刀具
Vc=80～120m/min,f=0.2～0.5 mm/r,αp 无特殊要求.
④注意:为防止分层,撕裂,应采用防护措施(支承防护扳,减少刀具主偏角和进给量和在 切入切出处先倒角等).
10.影响材料可切削性首要因素是什么? .影响材料可切削性首要因素是什么?
答:钢的化学成分很重要:钢的合金成分越高,就越难加工;当碳含量增加时,金属切削性能 就下降.
钢的结构对金属切削性能也非常重要.不同的结构包括:锻造的,铸造的,挤压的,轧制 的和已切削加工过的.锻件和铸件有非常难于加工的表面.
硬度是影响金属切削性能的一个重要因素.一般规律是钢越硬,就越难加工.高速钢(HSs) 可用于加工硬度最高为 330—400 HB
的材料:高速钢+钛化氮(T i N)涂层,可加工硬度最高为 45HRC 的材料;而对于硬度为 65—70lHRC
的材料,则必须使用硬质合金,陶瓷,金属陶瓷和立 方氮化硼(CBN). 非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响. 例如 A l 203
氧化铝),它是纯陶瓷,有很强的磨蚀性. 最后一个是残余应力,它能引起金属切削件能问题.常常推荐存粗加工后进行应力释放工 序.
11.影响切削温度的主要因素是什么? .影响切削温度的主要因素是什么? 答:一 切削热的产生和传导
被切削的金属在刀具的作用下,发生弹性和塑性变形而耗功,这是切削热的一个重要来源.
此外,切屑与前刀面,工件与后刀面之间的摩擦也要耗功,也产生出大量的热量.因此,切削
时共有三个发热区域,即切削面,切屑与前刀面接触区,后刀面与过渡表面接触区.所以,切 削热的来源就是切屑变形功和前,后刀面的摩擦功. 二
切削温度的测量 尽管剪切热是切削温度上升的根源,但直接影响切削过程的却是切削温度,切削温度一般
指前刀面与切屑接触区域的平均温度.前刀面的平均温度可近似地认为是剪切面的平均温度和 前刀面与切屑接触面摩擦温度之和. 三
影响切削温度的主要因素 根据理论分析和大量的实验研究知,切削温度主要受切削用量,刀具几何参数,工件材料,
刀具磨损和切削液的影响,以下对这几个主要因素加以分析. 1. 切削用量的影响
分析各因素对切削温度的影响,主要应从这些因素对单位时间内产生的热量和传出的热量
的影响入手.如果产生的热量大于传出的热量,则这些因素将使切削温度增高;某些因素使传
出的热量增大,则这些因素将使切削温度降低.切削速度对切削温度影响最大,随切削速度的 提高,切削温度迅速上升.而背吃力量 ap
变化时,散热面积和产生的热量亦作相应变化,故 ap 对切削温度的影响很小. 2. 刀具几何参数的影响 切削温度 θ 随前角 γo
的增大而降低.这是因为前角增大时,单位切削力下降,使产生的 切削热减少的缘故.但前角大于
18°～20°后,对切削温度的影响减小,这是因为楔角变小而 使散热体积减小的缘故.主偏角 Κr 减小时,使切削宽度 aw
增大,切削厚度 ac 减小,故切削 温度下降.负倒棱 bγ1 在(0-2)f 范围内变化,刀尖圆弧半径 re 在 0-1.5mm
范围内变化,基本 上不影响切削温度.因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大,会使塑性变形区的塑性变形增大,
但另一方面这两者都能使刀具的散热条件有所改善,传出的热量也有所增加,两者趋于平衡, 所以对切削温度影响很小. 3. 刀具磨损的影响
在后刀面的磨损值达到一定数值后,对切削温度的影响增大;切削速度愈高,影响就愈显
著.合金钢的强度大,导热系数小,所以切削合金钢时刀具磨损对切削温度的影响,就比切碳 素钢时大. 4. 切削液的影响
切削液对切削温度的影响,与切削液的导热性能,比热,流量,浇注方式以及本身的温度
有很大的关系.从导热性能来看,油类切削液不如乳化液,乳化液不如水基切削液. 四 切削温度的分布 1. 剪切面上各点温度几乎相同. 2.
前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上,而是在离刀刃有一定距离的地方. 3. 在剪切区域中,垂直剪切面方向上的温度梯度很大. 4.
在切屑靠近前刀面的一层(简称底层)上温度梯度很大,离前刀面 0.1-0.2mm,温度就可 能下降一半. 5.
后刀面的接触长度较小,因此温度的升降是在极短时间内完成的. 6. 工件材料塑性越大, 则前刀面上的接触长度愈大,
切削温度的分布也就较均匀些; 反之, 工件材料的脆性愈大,则最高温度所在的点离刀刃愈近. 7.
工件材料的导热系数愈低,则刀具的前,后刀面的温度愈高. 五 切削温度对工件,刀具和切削过程的影响
切削温度高是刀具磨损的主要原因,它将限制生产率的提高;切削温度还会使加工精度降 低,使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷. 1.
切削温度对工件材料强度和切削力的影响 切削时的温度虽然很高,但是切削温度对工件材料硬度及强度的影响并不很大;剪切区域
的应力影响不很明显. 2. 对刀具材料的影响 适当地提高切削温度,对提高硬质合金的韧性是有利的. 3. 对工件尺寸精度的影响. 4.
利用切削温度自动控制切削速度或进给量. 5. 利用切削温度与切削力控制刀具磨损. 12.如何提高金属快速切除率?
.如何提高金属快速切除率? 提高金属快速切除率 答:大型零件粗加工时间对于模具厂是具有挑战性的.通常粗加工耗费大量时间用于切除很大
的加工余量,但仍然留给精加工刀具去完成大量的工作.这导致加工周期延长和产量下降. B&J
Specialty 公司(Wawaka, IN,以下简称 B&J)是一家模具制造商.当它需要一种能快速
地对零件粗加工并尽可能为精加工刀具留最少加工余量的刀具时,也碰到了这个问题. 挑战 这个任务涉及硬度 HRC36-40 的 P-20
模具钢的粗加工.模具的设计上需要在粗加工时切除 超过 2000 磅的材料.为了完成这个重载粗加工任务,需要大量时间和资源.
B&J 的第一个加工尝试专注于花费大量时间的大型模具粗加工, 在某些场合使用标准的圆刀
片面铣刀甚至要花数天时间.最初使用直径 4 英寸的圆刀片铣刀用于粗加工.刀片的每个切削 刃通常仅能连续加工约 15 分钟,对于淬硬的
P-20 工具钢的加工参数为切深 0.035",进给速度 约为 40 ipm.这样的切削性能表现远达不到
B&J 的要求.它的任务需要对宽 30 英寸,长 48 英 寸,厚 11
英寸的工件进行粗加工.更进一步,这种粗加工刀具具有很大的刀尖圆弧半径,那意 味着精加工刀具最终将要碰到更多的加工量.
列举了这些利害关系, 开始寻找能以更短的时 B&J
间粗加工其模具的刀具,而且还能为精加工刀具留更少的加工余量.这能帮助 B&J 变得更有效
率,而且为其客户生产出更好的产品. 解决方案 当听到粗加工有问题时, B&J 的 Iscar
代表提供了一些建议. 第一个解决方案是四英寸的仿 形铣刀.最初这个方案产生了一些惊人的结果.使用 IC908
牌号的刀片,B&J 在转速 450 rpm, 切深 0.05"时获得了 65 ipm
的进给速度.使用这把铣刀时,每个切削刃的刀片寿命至少是一个 小时,为原来的四倍.与原先刀具的每个切削刃 15
分钟寿命相比,它有了极大的提高.虽然已 经有了这些优点,但他们的 Iscar 代表相信金属切除率能进一步提高. 接下去他建议用
FEEDMILL 做试验, 那是一种特别设计用于金属快速切除(F.M.R.)的刀盘式
铣刀.结合了非常少的调整时间,提高了的刀具寿命和在极高的进给量下运转的能力,使得 FEEDMILL 成为
B&J 用于其粗加工任务的上好选择. FEEDMILL
系列刀具使用一种特殊形状的三角形刀片,它能承受高达每齿 0.138"的进给量.
三角形的刀片使用大的圆弧半径,切削刃外形使得刀具在很高的进给速度下运转,每齿切除很
大的量.另外,刀片设计成底部带有一个凸台,能装到刀片座上相匹配的孔里.这使得刀片能
承受更高的切削力,使其能运转于比常规更高的进给速度.有了这种设计,刀片被更牢固地夹
紧并因此能释放通常作用到夹紧螺钉的大部分应力.于是切削力沿轴向作用到主轴上,即使加 工时有长的悬伸也有助于提供稳定性. 如果
FEEDMILL 与专门设计用于快速进给铣刀深型腔应用的新型长悬伸 BT,DIN69871 刀柄
一起使用,深型腔铣削变得更加容易.这些刀柄在设计上考虑了提高稳定性并改善了排屑. 这种新的装备使得
B&J 能极大地提高生产率并在其粗加工上变得更有效率(以更高的进给速
度粗加工整个模具,而且一片刀片也不需更换).如某技工指出的那样,"进给速度真的留给我 们深刻的印象,
尤其是当你在主轴上的悬伸超过八英寸, 使用 2.5 英寸 FEEDMILL, 切深为 0.040 英寸,我们能以转速 800 rpm
和进给速度 250 ipm 运转." B&J 原先使用的装备是 16-mm
的圆刀片并在切削时残留大的圆弧半径.换成相同规格的 IC908 牌号的刀片,B&J 能得到每刃 45
分钟的刀片寿命."有了这种性能表现,我们知道我们 找到了解决方案,"工程经理 Jim Reed 解释道. 在寻找新刀具方面,通过使用
Iscar 的 FEEDMILL,B&J Specialty 公司能够极大地减少调
整时间,提高刀具寿命并缩短加工周期. 13.如何消除机械加工中的振动? .如何消除机械加工中的振动? 机械加工中的振动
答:切削振动的类型及特征 机械加工中产生的振动主要有强迫振动和自激振动(颤振)两种类型.
(1)强迫振动:由外界周期性干扰力(工艺系统内部或外部振源)所激发的震动.其主要特征 是:
1)强迫振动的频率与外界周期性干扰力的频率相同,或是它的整数倍.
2)除由切削过程本身不均匀性所引起的强迫振动外,干扰力一般切削过程有关.干扰力消 除,强迫振动停止.
3)强迫振动的振幅与干扰力的振幅,工艺系统的刚度及阻尼大小有关.在干扰力频率不变
的情况下,干扰力幅值越大,工艺系统的刚度及阻尼越小,则强迫振动幅越大. 4)干扰力的频率与工艺系统某一固有频率的比值等于或接近于 1
时.系统将产生共振,振 幅达到最大值. (2)自激振动(颤振)机械加工过程中,在没有周期性外力(相对于切削过程而言)作用下,由
系统内部激发反馈产生的周期性振动.其主要特征: 1)自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率.
2)自激振动能否产生及其振幅的大小,决定于每一振动周期内系统所获得的能量与系统阻 尼消耗能量的对比情况.
3)由于维持自激振动的干扰力是由振动(切削)过程本身激发的,故振动(切削)一旦中止, 干扰力及能量补充过程立即消失.
强迫振动的振源及诊断 (1)强迫振动的振源 1)机床上回转零件,如电动机,砂轮,带轮,卡盘,工件等不平衡所引起的周期性变化的 离心力.
2)切削过程本身的不均匀性,如铣削,拉削加工,车削带键槽的工件表面等所引起的周期 性变化的切削力.
3)机床传动元件缺陷如制造不精确或安装不良的齿轮,V 带厚度不均匀,平带的接头,轴承 滚动体尺寸及形状误差,液压泵工作 4
的工作液压力脉动等所引起的周期性变化的传动力. 4)往复运动部件运动方向改变时产生的惯性冲击. 5)由外界其他振源传来的干扰力.
(2)强迫振动的诊断 1)现场拾振,进行频谱分析,在现场加工条件下,沿加工部位附近的振动敏感方向,用传
感器(加速度计,力传感器等)拾取过程中的振动信号,作频谱分析,画频谱图.频谱图上较为
明显的峰值点有多少个,机械加工系统中的振动频率成分就有多少个.
2)做环境试验,查找机外振源,在停机状态下拾取振动信号,进行频谱分析.此时所得到
的振动频率成分均为机外干扰力源的频率成分.将这些频率成分与现场加工的振动频率成分进
行对比,如两者完全相同,则可判定机械加工中产生的振动属于强迫振动,且振源在机外;如
现场加工的主振动频率成分与机外干扰力频率不一致,则需继续进行空运转实验.
3)做空运转试验,查找机内振源,机床按加工现场所用运动参数进行空运转,拾取振动信
号并进行频谱分析.比较空运转试验和现场加工中所得到的频谱图,除已查明的机外干扰力源
的频率成分之外,如两者完全相同,则可判定现场加工中产生的振动属前振动,且干扰力源在
机内也存在;如果现场加工时的谱线图上有与机床空运转的谱线成分(过是它的整数倍)不同的 频率成分,则可判定除有强迫振动外,还有自激振动.
如果干扰力源在机床内部,还应查找其具体位置.可采用分别单独驱动机床各运动部件,
进行空运转试验来查找振源的具体位置,或者对所有可能成为振源的运动部件,根据运动参数
计算各运动部件的干扰力频率,并与机床空运转试验谱线图比较来确定机内振源具体位置. 14.如何进行干式切削? .如何进行干式切削?
干式切削 答:在过去的二十年里,使用切削液的经济性已经发生了戏剧性的变化.早在 80 年代初,对于
大多数机加工来说采购,管理和处理切削液的费用就占总成本小于 3%.今天,平均来说,切削 液的费用(包括管理和处理)占总成本的
16%.由于切削刀具只占加工项目总成本的 4%,接受一
种以稍短的刀具寿命换取停用切削液所节约的成本以及维护切削液所带来令人头痛的问题,可 能成为费用更低的选择.
况且刀具寿命甚至可能不会缩短.因为涂层硬质合金,陶瓷,金属陶瓷,立方氮化硼(CBN)
和聚晶金刚石都是脆性的,它们对由热应力引起的微崩和破裂很敏感,尤其是在端面车削和铣 削加工时,冷却液的介入会加剧这种倾向.
例如,在铣削中当切削刃切入和切出工件时,切削刃被加热和冷却.这些温度波动引起的
膨胀和收缩会导致疲劳.最终将形成一连串垂直于切削刃的梳状热裂纹并且引起破裂.添加切
削液通常会使情况更糟,其道理很简单.大部分冷却液作