高速切削应用（共11篇）
高速切削应用 篇1
切削加工作为制造技术的主要基础工艺, 随着制造技术的发展, 在20世纪末也取得了很大的进步, 进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。它是制造业中重要工业部门, 如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术, 也是这些工业部门迅速发展的重要因素。因此, 在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。发展高速切削等新的切削工艺促进制造技术的发展是现代切削技术面临的新任务。当前以高速切削为代表的硬切削、干切削等新的切削工艺已经显示很多的优点和强大的生命力, 成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。
1 高速切削技术介绍
高速切削技术是建立在高速主轴与快速进给系统, 高性能控制技术, 高性刀具材质及刀具制造系, 高速切削机理等制造技术制造技术全面发展的基础上综合而成的, 高速切削技术在切削原理上是对常规切削的重大突破, 在切削加工工艺安排、切削用量选择及刀具应用等方面有较大的特殊性, 普通切削工艺及传统刀具不能满足高速切削技术要求。它需要刀具材料性能显著改善, 以及新型刀具材料和涂层工艺的开发和推广应用, 性能更耐磨、更可靠, 价格相对低廉的刀具材料成为发展高速切削的可靠保证。该技术也要求数控机床的主机结构和数控系统具备了更高的刚性、更快的运动速度和精度。
2 硬态切削技术应用研究
硬态切削是高速切削技术的一个应用领域, 它是指用车床使用单刃或多刃刀具来加工淬硬材料 (54-63HRC) 零件的一种加工方法。, 这种加工通常是作为最终加工或精加工, 它比传统的磨削加工有效率高、柔性好、工艺简单、投资少等优点, 已在一些应用领域产生较好的效果。在汽车业, 用CBN刀具加工20Cr Mo5淬硬齿轮 (60H RC) 内孔, 代替磨削, 表面粗糙度可达0.22μm, 已成为国内外汽车行业推广的新工艺。
淬硬钢是一类较难加工的材料, 它通常指淬火后具有马氏体组织, 硬度高, 强度也高, 几乎没有塑性的工件材料。其硬度可高达50-65HRC, 主要包括普通淬火钢、淬火态模具钢、轴承钢、轧辊钢及高速钢等。由于其典型的耐磨结构, 淬硬钢被广泛用于制造各种要求高硬度和高耐磨性的基础零部件, 淬硬钢工件的表面也比较光亮, 能达到磨削加工的效果。随着超硬刀具材料——陶瓷和PCBN性能的提高和价格的调整, 解决了淬硬零件传统制造工艺与快速发展的市场需求之间的矛盾, 使得更经济地切削加工淬硬钢成为可能。在德国等发达国家的汽车工业中, 多种轴类、套类零件大多采用硬车工艺代替磨削, 收到了良好效果, 因此在发达国家硬车技术已率先被普遍应用。
硬车技术是硬态切削技术的典型应用, 和普通车削相比在相同条件下, 硬车的切削力会增加70%以上, 切削所需功率也相应增加。硬车出现较大的切削力, 这就要求机床本身具备较高的刚性。切削用量选择是否合理, 对切削影响很大, 工件材料硬度越高, 其切削速度应越小。硬车过程中精加工合适的切削速度为70-150 m/min, 常用范围为125 m/min。当采用大切深或断续切削时, 切速应保持在60~120 m/min, 通常切深为0.1~0.25 mm;当加工表面粗糙度要求高时, 可选小的切削深度, 进给量通常选择0.04~0.14 mm/r, 具体根据表面粗糙度数值和生产率要求而定。
3 硬态车削技术优势分析
在硬态切削加工技术的采用与推广过程中, 与磨削技术相比具有良好加工柔性、经济性和环保性能。以硬态车削为例, 在加工淬硬钢精磨工序中采用硬态车削替代磨削, 分析比较其中优势。
(1) 避免工件灼伤, 磨削时的瞬时高温使工件表层局部组织发生变化, 并在工件表面的某些部分出现氧化变色的现象。磨削烧伤会降低材料的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度, 烧伤严重时还会出现裂纹。零件的磨削会对工件造成回火烧伤与淬火烧伤。而硬切加工时, 大量的热会被铁屑带走, 不会对工件造成烧伤和裂纹。另外硬切一次装夹, 可同时加工多个部分, 如外圆, 端面, 内孔等, 避免了多次装夹造成的累计误差, 所以它的同轴度, 垂直度的位置精度就很高。
(2) 加工表面质量较高, 局部的高温可以软化切削层, 便于切削。刀具硬度高, 能起到挤压的效果。一般车床的加工精度极限是Ra1.6, 而硬车可以达到0.7~0.8, 甚至更好, 也就实现了以车代磨的功能。
(3) 低成本, 较低的加工费用, 因为车床加工相对于钻床、镗床、铣床、磨床来说是最经济的。高效率, 车削装夹快速, 一次装夹可以完成多个表面的加工, 加工时间可缩短70%~80%, 因此硬车的加工效率为磨削的3~5倍, 而且CNC车床辅助时间短, 一般硬车的综合效率为磨削的3~5倍。CNC车床投资通常是磨床成本的一半以内, 设备成本低、适合柔性生产, 更好地适应柔性化生产要求。
(4) 降低维护费用, 节能环保, CN C车床和磨床相比占据更少的空间, 在CNC车床上, 磨损的CBN刀片可快速更换;硬车削里不需要冷却液, 污染排放量大大减小。
4 结语
硬态切削是高速切削技术的主要发展方向之一, 随着CNC技术, 新材料等基础技术的发展, 使得硬态切削成为当前关注的新型加工工艺, 它已经引起制造业界和科研机构的高度重视和极大兴趣。但是我们也应客观的对其进行分析, 认识到该技术自身也存在着一些有待深入研究的问题, 如高硬材料的切削机理研究, 建立高速切削的数据库, 开发适用于高速加工状态的监控技术等, 除了加强研究以外, 还应积极推广, 使这种高效率, 绿色的加工工艺更好的应用于生产实际。随着加工技术的不断发展, 硬态切削技术将会发展的加成熟, 并被广泛应用。
摘要：高速切削工艺以高效、精密和柔性为基本特征, 被视为现代制造技术领域的一个里程碑。本文介绍了高速切削的发展情况并通过研究其中硬态切削技术的应用从而分析高速切削具备一系列显著优势, 使制造业整体切削加工效率有显著的提高。
关键词：高速切削,硬切削,加工工艺,硬车技术
参考文献
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[2]陈日曙.金属切削原理[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[3]杨立民, 刘民.超硬切削刀具的应用[J].机械制造, 2002.
高速切削应用 篇2
文章介绍了“数控高速切削加工”的内涵、优势、应用现状和发展趋向，提出了在实现高速切削加工中应关注的主要问题。
【关键词】高速;加工机理;优势;推广价值
1.前言
高速切削加工是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用能够得到解决。
“高速切削”的概念是由德国物理学家Carl.J.Salomon提出，于1931年4月提出了著名的切削速度与切削温度理论。
该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。
随后，高速切削技术的发展经历了4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削推广阶段(20世纪90年代至今)。
对高速切削加工的界定有以下几种划分思路：一是以主轴转速作为界定高速切削加工的尺度，认为主轴转速在10000-0r/min以上即为高速切削加工;二是以主轴直径D和主轴转速n的乘积Dn来界定，当Dn值达到(5～2000)×105mm.r/min，则认为是高速切削加工，新近开发的加工中心主轴DN值大都已超过100万;三是以切削速度高低来区分，认为切削速度跨越常规切削速度5至10倍即为高速切削加工。
2.数控高速切削加工的优势
随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加，加工效率提高，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。
同时，高速切削加工的“量小速快”使切削力减少，切屑的高速排除，减少了工件的切削力和热应力变形，十分有利于刚性差和薄壁零件的加工。
高速切削加工中，主轴转速的提高使切削系统的工作频率远离了机床的低阶固有频率，提高了切削系统的刚性，进而使产品表面质量获得提高。
数控高速切削加工和常规切削相比的主要优势可归纳为：第一，生产效率可提高3～10倍。
第二，切削力可降低30%以上。
第三，切削热95%被切屑及时带走，特别适合加工容易热变形的零件。
第四，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，适合加工精密零件。
第五，经济效益明显。
3.数控高速切削加工的应用
数控高速切削工艺的应用，能使制造成本降低20%左右，产生新的经济增长点。
以某锻造厂加工曲轴和连杆锻模为例，传统的加工工序为：外形粗加工→仿形铣粗加工型槽→热处理→外形精加工→数控电火花粗、精加工型槽→钳工打磨抛光型槽→表面强化处理。
而采用高速切削加工后的工序为：外形粗加工→热处理→外形精加工→高速铣加工型槽→表面强化处理。
通过高速铣削加工直接完成淬硬钢模具，使生产成本从传统工艺的27000多元降到22000元。
高速切削加工具备过程平稳、振动小的特点，与常规切削相比，可提高加工精度1～2级，并能取消后续的光整加工。
同时，采用数控高速切削加工工艺，可以在一台机床上实现对复杂整体结构件的粗、精加工，减少了转工序中多次装夹带来的定位误差，也有利于提高工件的加工精度。
如某企业加工的铝质模具，模具型腔长达1500mm，要求尺寸精度误差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8μm。
原先的制造工艺为：粗刨→半精刨→精刨→铲刮→抛光，制造周期为60小时。
采用高速切削加工工艺后，改为半精加工和精加工，加工周期仅需6小时，加工效率提高近10倍。
可见，高速切削加工在制造业中有着广阔的应用前景。
4.数控高速切削加工的关键环节
高速切削加工不仅包含着切削过程的高速，还包含了工艺过程的集成和优化，可谓是加工工艺的统一。
高速切削加工是在数控装置、机床结构及材料、机床设计、制造工艺、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造工艺、高效高精度测量测试工艺、高速切削工艺等诸多技术均获得充分成熟之后综合而形成，可谓是一个复杂的系统工程。
高速切削加工应用中还存在着一些有待解决的问题，如对高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损内因的研究，高速切削数据库的建立，适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术的开发等。
数控高速切削加工所用的CNC机床、刀具和CAD/CAM软件等，价格昂贵，初期投资较大，在一定程度上也制约着高速切削技术的推广应用。
实现数控高速切削加工的关键环节如下：
4.1高速切削机理的研究
高速切削加工过程是导致工件表面层产生高应变速率的高速切削变形和刀具与工件之间的高速切削摩擦行为形成的为热、力耦合不均匀强应力场的制造工艺。
与传统的`切削加工相比，加工中工件材料的力学性能、切屑形成、切削力学、切削温度和已加工表面形成等都有其不同的特征和规律。
各类材料在高速加工前提下，切屑的形成机理，切削力、切削热的转变规律，刀具磨损规律及对加工概况质量的影响规律，都有了极大的变化。
通过对以上理论的研究，有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺拟定能够提供理论依据。
4.2高速切削机床的配备
高速切削机床是实现高速切削加工的必备条件，高速主轴系统、快速进给系统和高速CNC控制系统是关键。
它要求具备高性能的主轴单元和冷却系统、高刚性的机床结构、安全装置和监控系统以及优良的静动力特性，具有技术含量高、机床制造难度大等特点。
通常，选用高速数控车床、加工中心，也有釆用专用的高速铣、钻床，它们都具有高速主轴系统和高速进给系统。
一般主轴转速在10000r/min以上，有的甚至高达60000-100000r/min，且要保证动态和热态机能。
也可釆用高速丝杆或直线电机，提高机床进给系统的快速响应。
目前，直线电机最高加速度可达2-10G(G为重力加速度)，最大进给速度可达60-200m/min或更高。
4.3高速切削工艺的刀具
随着切削速度的大幅度提高，刀具材料和刀具制造工艺都要能适应新的环境。
刀具系统必需具有较高的几何精度和装夹再定位精度，以及较高的装夹刚度。
高速切削刀具除了满足静平衡外还必需满足动平衡要求，尽可能减轻刀体质量，以减轻高速扭转时所受到的离心力。
高速切削中常用的刀具材料有单涂层或多涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石等，高速切削刀具刀刃的外形正向着高刚性、复合化、多刃化和超精加工方向发展。
4.4数控编程系统要求
高速切削有着比传统切削更特殊的工艺要求，除了要具备高速切削机床和高速切削刀具外，还要有合适的CAM编程软件。
高速加工的CAM编程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能和加工残余分析功能等特点。
高速切削应用程序首先要注意加工的安全性和有效性;其次，要保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命;第三，要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。
通常，使用的CNC软件中的编程功能都不能满足在整个切削过程中保证切削载荷不变的要求，需要由人工加以填补和优化，这在一定程序上降低了高速切削的价值。
因此，必需研究一种全新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特征，充分发挥数控高速切削加工的优势。
目前，引进的CAM软件，如Cimatron、Mastercam、UG、Pro/E等，都在逐步增添适合于高速切削的编程模块，为高速切削加工的应用提供了良好的条件。
5.结束语
高速切削应用 篇3
关键词 高速切削 加工技术关键技术应用研究
前言
近几年来，我国经济发展迅速，各种新科学、新技术、新工艺层出不穷，应用于生产生活的方方面面，极大的促进了我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高。数控高速切削加工技术便是其中一种，它是目前状况下能够有效提高加工效率以及加工质量的先进制造技术之一，国内外有诸多的学者着力于这一技术的研究，并取得了不小的突破。而就我国而言，我国是一个制造大国，但我国所接受的产业转移，目前仍然以中后段较多，这对我国制造业的发展起到一定的阻碍作用。因此，我们应该充分结合国情，在世界产业的转移中，要占据主动地位，接受前端产业，掌握有效的、先进的核心技术，只有这样，才能促进我国制造业的可持续发展。而数控高速切削加工技术无疑属于前端产业之一。
一、数控高速切削加工的含义
高速切削理论的最先提出者为德国著名物理学家Carl.J.Salomon，他在做了大量试验的基础之上，最终提出了如下结论：保证切削速度处于正常的范围，如果将切削速度进行一定程度的提高，则切削温度也会随之上升，而在这种情况之下，切削工具更易受到高温而发生磨损；但是，这不是绝对的，如果切削速度逐渐提高，并达到一定的值之后，即使切削速度发生很大幅度的提高，切削温度仍然保持原先的状态甚至会出现一定程度的下降。这一发现的意义是巨大的，只要将切削速度提高到一定的值，不仅减少了切削工具的损耗，而且也能够对加工效益进行有效的提高。随着经济的发展以及制造业的进步，这一理论逐渐被用于加工制造业当中，再经过多年的研究、发展与完善，目前状况下，已经形成了系统化较强、较为成熟的数控高速切削加工技术。对于高速切削技术来说，它具有一定的复杂性，结合了多项工艺与技术，主要有机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术等。
二、数控高速切削加工的优越性
当切削速度提高到一定程度时，既能减少加工工具的损耗，又能提高加工效率以及加工质量，这是数控高速加工的主要特点与优点。除此之外，较之于常规的切削加工，其优越性还体现在如下几个方面：①数控高速切削加工具有较小的切削力。在高速切削加工之中，通过对小切削量、高切削速度的切削方式进行有效的使用，能够使切削力较之于常规的切削发生一定程度上的降低，大约降低30%以上。这样一来，刀具磨损的减轻减小。同时又可以对加工系统的振动进行有效的控制，加工精度得到明显的提高。②材料的切除率高。在采用高速切削的前提之下，无论是切削速度还是跟进速度都得到了较大程度上的提高，而这样一来，在相同的时间内，材料的切除率也明显提高，进而促进了加工效率的提高。③工件的热变形小。在高速切削时，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，因此加工表面的受热时间短，不会由于温升导致热变形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力学性能也比普通加工方法要好。④数控高速切削加工具有绿色环保性。由于在高速切削的条件之下工件的加工时间得到了一定程度上的缩短，进而促进了能源与设备利用率的提高，减少了污染与消耗。
三、数控高速切削技术的应用领域研究
从上文的论述中，我们已经知道数控高速切削技术较之于常规的切削具有较大的优越性，而正是它剧本的优越性与特点，使得它在加工制造领域有着广泛的应用空间。主要表现在如下几个方面：①一般情况下，如果采用传统的切削方法对薄壁类零件以及细长的工件，采用高速切削，切削力明显降低，热量被切削带走，这样可以很好的弥补采用传统方法时由于切削力和切削热的影响而造成其变形的问题，有效提高了加工质量。②由于切削抗力小，刀具磨损减缓，高锰钢、淬硬钢、奥氏体不锈钢、复合材料、耐磨铸铁等用传统方法难以加工的材料，可以研究采用数控高速切削技术来加工。③在汽车、模具、航天航空等制造领域， 一些整体构件需要比较大的材料切除率。由于数控高速切削的进给速度可随切削速度的提高而相应提高， 使得单位时间内的材料切除率大大提高。
四、实现数控高速切削加工的关键技术研究
①高速切削原理：切削速度处于正常的范围，如果将切削速度进行一定程度的提高，则切削温度也会随之上升，而在这种情况之下，切削工具更易受到高温而发生磨损；但是，这不是绝对的，如果切削速度逐渐提高，并达到一定的值之后，即使切削速度发生很大幅度的提高，切削温度仍然保持原先的状态甚至会出现一定程度的下降。除此之外，还有诸多软件、硬件设备等。
②高速切削刀具技术模块，由机床、刀具和工件组成的高速切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素，切削刀具是保证高速切削加工顺利进行的最关键技术之一。因此，高速切削加工的刀具系统必须具有良好的几何精度和高的装夹复定位精度，装夹钢度。高速运转时保持良好的平衡状态，尽可能减轻刀体质量，以减轻高速旋转时所受到的离心力，满足高速切削的安全性要求，改进刀具的夹紧方式。
五、高速切削技术应用方面研究状况和发展趋势
在国外，如今，欧美等发达国家生产的不同规格的各种超高速机床已经商业化生产并进入市场，在飞机、汽车及模具制造行业实际应用。而在国内，对其的研究逐渐深入，包括切削机理、刀具材料、主轴轴承、等方面，也取得了相当大的成就。然而，与国外工业发达国家相比，仍存在着较大的差距，基本上还处在实验室的研究阶段。为适应社会经济发展需要满足航空航天、汽车、模具等各行业的制造需求，数控高速切削技术应用研究任重道远。
六、结束语
随着经济的发展以及科学技术水平的进步，高速切削技术必然取得更深层次的进步以及更为广泛的应用，国内要加快研究，追上发达国家，促进我国加工制造业的繁荣。
参考文献：
[1]H .舒尔茨着，高速加工发展概况.王志刚译，机械制造与自动化[J].2002（1）
高速切削刀具材料及其应用 篇4
1 硬质合金
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘接金属通过粉末冶金工艺制程的合金材料, 具有硬度高、耐热等特点, 在实际中可用于切削铸铁、玻璃、普通石材、不锈钢、有色金属等材料, 但这种材料随着人们对切削工艺要求的不断提高已经不适合单独作为刀具材料。
2 硬质合金改性材料
2.1 硬质合金掺杂材料
随着切削技术的发展, 单一的硬质合金刀具无论是在硬度、耐磨性还是热硬性上都显得力不从心, 因此人们通过向硬质合金中添加镍、钴、碳化钨等材料对其进行掺杂改性, 研究发现改性后的硬质合金硬度、抗氧化性、耐磨性、热硬性等方面的性能都得到了不同程度的改善, 而对于常用的碳化钛基硬质合金来说, 向其中添加氮化物后材料的性能更是得到了大幅度的提升, 但这种材料不适合加工超高温金属以及高温合金、有色金属等。
2.2 涂层硬质合金材料
鉴于普通硬质合金性能不足以满足现代高速切削的要求, 而在硬质合金刀具表面涂覆一层或若干层其他硬度高、耐磨性好、润滑性好、难熔的物质可使其性能得到很好的改善, 从目前的研究来看, 可用于硬质合金刀具涂层的材料有碳化钛、氧化铝、金刚石、纳米材料等。
其中碳化钛单涂层可在一定程度上增加刀具硬度, 增加刀具切削速度, 且导热系数高, 二氧化铝涂层的耐氧化性更强, 更耐磨, 单导热系数较小, 因此在实际应用中常常将这两种材料或者再与第三种材料组成多涂层, 取各自材料的优点, 从而大大提高刀具的切削性能。
金刚石涂层是利用化学气相沉积法在硬质合金刀具表面形成一薄层的金刚石薄膜, 从而使普通硬质合金刀具具备金刚石材料的性质, 无论是硬度还是稳定性上都大幅度提升, 而且成本上来说要远远低于金刚石材料的刀具, 因此应用前景较为广阔, 可用于有色金属及纤维材料的切割等。
纳米材料涂层是采用多种不同的纳米级高性能材料制成涂层涂覆于硬质合金刀具的表面, 通过不同纳米材料的组合来达到不同的性能指标, 较为灵活, 是近年才流行起来的涂层技术, 可用于高速切割领域, 但整体上来处于实验室研究阶段, 距离实际应用尚有一定距离。
3 陶瓷材料
陶瓷材料被认为是一种较为先进的高速切削刀具材料, 其具有硬度高、耐磨性好、与金属亲和力小、化学稳定性好、使用寿命长等优点, 并且在高温下高速切削时切屑依然能够与刀具实现较好的分离, 再加上陶瓷良好的热稳定性, 导致不易发生切削事故, 且在切削过程中被加工零件的加工面粗糙度较小, 可实现以车代磨, 只通过车床一道工序就完成了车、磨两道工序的工作, 因此对简化工艺路线、缩短加工时间具有十分重大的意义。在实际工作中, 陶瓷刀具材料常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅陶瓷等。
3.1 氧化铝基陶瓷材料
氧化铝基陶瓷包括氧化铝陶瓷、氧化铝-碳化物陶瓷、氧化铝-金属陶瓷、氧化铝-金属-碳化物陶瓷等。氧化铝陶瓷是以氧化铝陶瓷为主, 为增强其抗弯强度向其中添加氧化镍等物质的陶瓷, 高温性能较好, 一般用于冷硬铸铁、淬火钢等硬脆材料的高速切削, 加工精度较高。而为了提高其抗弯性能、硬度以及韧性等一般采用向氧化铝陶瓷内单独添加金属、碳化物、氮化物或几种物质的混合物而形成陶瓷材料, 其中氧化铝-金属-碳化物陶瓷的热稳定性最好, 硬度最高, 可广泛用于合金钢、淬硬钢、铸钢、镍铬合金等金属材料以及纤维玻璃等非金属材料的加工。
3.2 氮化硅陶瓷材料
与氧化铝基陶瓷相比, 氮化硅基陶瓷具有较高的强度、断裂韧度和抗热震性能, 较低的热胀系数、杨氏模量和化学稳定性。与铸铁不易发生粘结, 因此, 氮化硅基陶瓷刀具主要用来高速加工铸铁。
4 金刚石材料
金刚石具有硬度极高、热稳定性好、化学稳定性好等优点, 常被任务是用于钻探用钻头的最佳材料, 由于其优异的性能, 使之在高速切削刀具材料中也具有十分广阔的应用前景。现实生活中可用作刀具的金刚石有天然金刚石、人工合成单晶金刚石、聚晶金刚石和化学气相沉积金刚石涂层刀具等, 其中金刚石涂层刀具已经在前文中谈到。
天然金刚石刀具无论是耐磨性还是硬度都具备成为最佳刀具的潜质, 且加工精度超高, 可用于精密仪器、零部件的加工, 如光学镜面、芯片等, 但天然金刚石也是当前最为昂贵的一种刀具材料。
单晶金刚石是由人工在一定温度、压力等条件下合成的金刚石, 因此比天然金刚石的加工低廉很多, 其化学稳定性好, 尺寸和形状容易控制, 在机械加工、电子电路板、光学玻璃以及耐磨地板等的加工等领域均得到广泛的应用。
聚晶金刚石是在几千度高温、几百兆帕的条件下通过金属钴作为粘结剂压制而成的材料, 其耐磨性能极佳, 因此被用作有色金属、硬质合金或硬质非金属材料的加工等。
结语
高速切削技术是加工企业在激烈的市场竞争中得以生存的法宝, 通过高速切削技术可以显著提高加工速度和精度, 而随着高速切削技术的不断发展, 用于切削的刀具材料也会不断更新变化, 因此要结合当下的工艺特点和加工要求选择适合的刀具, 并且要紧跟科技发展的步伐, 不断将新材料、新技术用于高速切削刀具的制备中, 不断使刀具具有更高的强度、化学稳定性、硬度等性能, 促进机械加工行业的快速发展。
摘要：本文介绍了硬质合金、陶瓷、金刚石等几种常见的刀具材料及各自的适用情况, 为高速切削技术的实际应用提供理论参考。
关键词：高速切削,刀具材料,切削性能
参考文献
[1]宋炎荣, 熊建武, 周进.高速切削刀具材料及其合理选用[J].中国西部科技, 2011.
[2]张雪华.高速切削刀具材料的应用分析[J].煤矿机械, 2004.
模具加工中的高速切削技术 篇5
精度高,模具不仅要有很高的加工精度,同时也要有很好的加工质量，一般地,公差范围应控制在微米级。只有高精度的模具才能保证产品达到一定的精度,保证产品的合格率,才有可能延长模具的使用。使用寿命长,模具属于比较昂贵的工艺装备,其加工费用约占成本的100/0~30%,所以要求模具的寿命长更有意义。
制造周期短,这主要是为了满足生产的要求和产品的市场竞争能力。成本低,模具的成本与模具结构的复杂程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有关。所以要合理设计和制定加工工艺,选用恰当的加工设备,保证低的加工成本。
模具形状复杂,模具的工作部分一般都是二维或者三维复杂曲面,而不是简单的平面。比如汽车覆盖件模具,其内腔大部分都是由曲面组成。所用的材料硬度高,一般模具都是由淬火工具钢或硬质合金制成,运用传统的加工方法加工较为困难。目前在模具加工制造过程中,主要以普通机加工和电火花加工为主。要缩短制造周期并降低成本,必须广泛采用先进切削加工技术加工模具。而作为先进制造技术的高速切削技术的出现,正是满足了模具加工这些要求和特点。
2 高速切削机床技术
性能良好的高速切削机床是实现高速切削的前提和关键,而具有高精度的高速主轴和控制精度高的高速进给系统,则是高速切削机床技术的关键所在。
2.1 高速主轴
高速主轴是高速切削机床的核心部件,在很大程度上决定着高速切削机床所能达到的切削速度加工精度和应用范围。目前,适于高速切削的加工中心其主轴最高转速一般都大于10,000r/min,有的高达60,000-100,000 r/min,为普通机床的10倍左右;主电动机功率15~80kW,以满足高速车削、高速铣削之要求。随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的快速发展,高速数控机床主传动的机械结构得到极大简化,取消了齿轮传动和带传动,实现了机床的“零传动”,采用机床主轴与主轴电机一体化的传动结构形式,即所谓的电主轴。轴承是决定主轴寿命和负荷的关键部件。电主轴采用的轴承主要有滚动轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承。滚动轴承因其具有刚度高、高速性能好结构简洁、标准化程度高和价格适中等优点,在电主轴中得到最广泛应用。滚动轴承在高速回转时润滑极为重要,目前,电主轴主要采用两种润滑方式:油脂润滑和油一气润滑。目前,生产磁悬浮轴承电主轴的厂家有德国GMN公司、瑞士IBAG公司及中国洛阳轴承研究所等。
2.2 高速进给系统
控制精度高的高速进给系统也是实现高速切削的关键技术之一。传统的滚珠丝杠副传动系统对高速进给系统表现出不适应性,必须对其技术改进和技术创新,才能适应高速切削之要求。高速滚珠丝杠副传动系统的加速度范围为0.5-1.0g,行程范围≤6m,用于低档高速数控机床;高速进给系统采用直线电机进给驱动系统后,其加速度可高达2～10g,行程范围不受限制,用于高档高速数控机床和高速加工中心。
3 高速切削刀具技术
刀具技术是实现高速切削的重要保证。正确选择刀具材料和设计刀具系统对于提高加工质量、延长刀具寿命和降低加工成本都起着重要作用。
3.1 高速切削刀具材料
高速切削要求刀具材料具有如下性能:高硬度、高强度和耐磨性;高韧度、良好的耐热冲击性;高热硬性、良好的化学稳定性。日前,高速切削加工常用的刀具材料有:涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)材料和聚品金刚石(PCD)材料等。
3.2 高速切削刀具系统
刀具几何参数对加工质量和刀具耐用度有很大影响,一般高速切削刀具的前角比普通切削刀具约小10°,后角约大5°-8°。刀具在高速旋转时,会承受很大的离心力,其大小远远超过切削力,成为刀具的主要载荷,足以导致刀体破碎,造成重大事故。
4 高速切削工艺技术
高速切削工艺和常规切削工艺有很大不同。常规切削认为高效率来自低转速、大切深、缓进给、单行程;而高速切削则追求高转速、中切深、快进给、多行程的加工工艺。在进行高速切削时,工件材料不同,所选用的切削刀具、切削工艺和切削参数也有很大不同。下面我们着重探讨轻金属、钢和铸铁的高速切削工艺技术。
4.1 高速切削钢和铸铁技术
高速铣削钢和铸铁时,遇到的主要问题是刀具的磨损，
高速铣削钢材时,刀具使用锋利切削刃和较大后角可减少刀具磨损,提高刀具使用寿命。刀具的磨损与工件材料的力学性能有关。如工件材料的抗拉强度增大,则刀具磨损增加,因此应减少每齿的进给量。
4.2 高速切削轻金属技术
铝合金因具有良好的耐蚀性,较高的比强度,导电性及导热性好等优点,在汽车工业和航空航天工业中已经大量应用。铝镁合金大多使用铸件。这些轻合金的最大优点就是其固有的易切特性。轻合金可采用很高的切削速度和进给速度进行加工,切削速度可高达1000~7500m/min,高速切削使95-98%的切削热被切屑迅速带走,工件保持室温状态,热变形小,加工精度高。高速铣削轻金属时,由于加工过程存在较大的冲击载荷,PCD和CBN刀具的寿命特性并不好。当切削速度达到1000m/min时,可使用K型硬质合金刀具;当切削速度达到m/min时,可使用金属陶瓷刀具;当切削速度更高时,可使用 PCD刀具;高速铣削铝镁合金时,可使用Kl0硬质合金刀具。
高速切削(High Speed Cutting)是一个相对概念,迄今尚未有一个确切的界定。高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5 -10倍的切削加工,有时也称为超高速切削(Ultra-High Speed Cutting)。也有将主轴转速达到10000r/min-60000r/min,快速进给速度20m/min以上,平均进给速度10m/min以上, 加速度大于lg的切削加工定义为高速切削。对于不同的工件材料和加工工艺,高速切削速度(切削加工的线速度,单位m/min)范围也同。按工件材料划分, 当切削速度对钢材达到380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材l100m/min以上、塑料1150m /min以上时,被认为是合适的高速切削速度范围;按加工工艺划分,高速切削速度范围为:车削700~7000m/min,铣削300~6000m /min,钻削200~1100m/min,磨削5000~ 10000m/min。
5 高速切削的应用效益据生产实践证明,高速切削应用于模具制造的效益是:
(1)高速粗加工和半精加工,提高加工效率数倍至几十倍,只体与被加工的材料有关;(2)高速高精度精加工硬切削代替光整加工,表面质量高,形状精度提高,比EDM加工提高效率50%,减少手工修磨;(3)硬切削加工最后成型表面,提高表面质量、形状精度,(不仅是表面粗糙度低,而且表面光亮度高), 用于复杂表面的加工显得更具优势。(4)避免EDM加工产生的表面损伤,提高模具寿命20%。
6结束语
由于市场进入全球化以及竞争的加剧,模具市场对每一种模具技术最重要、带有先决性的要求是其快速性,即从设计到进入市场的时间尽可能的短,除了快速模具技术外,就是高速切削技术。当前,这些技术还是跟不上现代模具的需求。加快硬件及软件产业发展步伐,用高性能高品质功能的硬件及软件满足高速切削机床配套的要求,已成为各企业共同的奋斗目标。因此,需要各个方面的协调发展,产学研结合,加大投入,综合利用各个方面力量推动高速切削在模具制造中的应用。总之,通过各方面的努力,在市场需求的推动下,使技术不断进步、像汽车、家电、机床一样,在不远的将来,我国不但要成为模具生产大国,而且要成为模具生产强国。
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高速切削可转位铣刀安全性分析 篇6
在中国的高速切削行业中最常用的切削形式就是高速铣削，而在高速铣削中占重要地位当属可转位铣刀加工技术，在高速铣刀特别是可转位的铣刀研发中人们更加关注其安全性能，提高高速切削可转位铣刀安全性能对于发挥高速铣削加工技术，推动经济发展具有重要的理论性意义与现实性意义。本文主要针对高速切削可转位铣刀安全性进行分析，探究目前国内外铣刀安全性研究的背景与发展意义。
【关键词】高速铣削技术 高速切削可转位铣刀 安全性分析 研发前景
在实际使用的过程中，高速可转位铣刀在切削时产生巨大的能量，在刀具失效的情况下，释放出的巨大能量完全可以破坏作业设备，严重者很可能会穿透设备，继而导致操作人员的伤亡，所以提高高速切削可转位铣刀安全性就十分迫切与必要。在高速切削可转位铣刀安全性分析时我们可以根据刀具本身所具有的刚度失效与强度失效进行判断，通过对高速切削可转位铣刀的模态分析与应力场分析，研究安全性能更好的高速切削可转位铣刀，推动经济发展的同时，切实保护人员生命安全。
1.高速切削的科学性界定
我们先说说高速切削中的高速概念，什么样的速度才是高速，这其实是一个相对性的概念，参考的标准是常规的加工速度，高于常规加工速度的基本上就可以定位与高速。关于高速切削的科学界定，行业内部没有明确的统一性规定，这主要是因为对于高速各国没有统一的标准，随着铣削技术的升级，速度越来越快，通常意义上认为铣削速度在常规切削速度5倍以上的都可以定义为高速切削。
2.高速切削加工的安全性研究的意义与现状
随着在高速切削过程中引发的安全事故，人们越来越认识到高速切削技术安全性能的重要性，在实际研发与切削技术改良的过程中，安全性分析与设计被放在首位。高速切削技术的产生对于安全性的要求也越来越高，进行高速切削刀具的就十分必要。
从系统的安全性角度来看，高速切削技术的安全性分析涉及操作机床周围环境与操作人员的安全、机床、刀具与工件的安全无损耗，切削操作产品的质量安全与可靠，对于危险事故的安全性预报等等，在机床方面，首先要做好必要的防护结构，设有安全防护墙体与门窗，机床本身能够启动安全装置，从机床的角度避免刀具、夹具在飞转的过程中对操作者及周围环境的伤害与破坏。在进行高速切削刀具的安全性分析时要重点加强对机床防护罩的设置。
从切削刀具方面进行分析，这是相对于机床比较好操作的设备部分，我们主要依据高速旋转的铣刀、镗刀主要是前者进行安全性设置，大量的研究实验证明，普通的铣刀结构与固有的强度完全不能适应高速切削的要求，所以研究一种新性能的高速切削铣刀就显得十分有必要，而我们接下来要说的高速切削可转位铣刀就是在当前安全性背景下产生的新型切削刀具，在结构、性能与安全性上都比先前的铣刀得到了明显的提高与改善。
3.高速切削可转位铣刀的安全性分析
3.1高速切削可转位铣刀的结构安全性分析
现有的铣刀安全性要求中明确规定，高速切削可转位铣刀在高速切削的过程中是不允许采用摩擦力夹紧的方式，这是由高速切削的强度所决定的，在高速切削可转位铣刀采用的是带中心孔位的铣刀刀片，通过螺丝钉进行夹紧。在高速切削可转位铣刀的结构中，和安全性能关系密切的部件是刀片中心的孔位对于螺丝钉孔位的偏心量、刀片中心孔位与螺丝钉中心孔位的形状，这些参数一定程度上决定着螺钉在静止的状态下夹紧所受应力的大小。如果产生的应力过大，那么容易导致螺钉发生变形，在降低夹紧系统的失效转速。除了这种夹紧方式，还可以尝试采用带卡位的空刀槽夹紧方式，采用这种夹紧方式可以进行对比刀具的精确性定位，并实现高速旋转的过程中产生可靠、稳定的联接。夹紧刀片要使用合适的螺钉，在进行螺钉固定的前期用润滑剂进行均匀涂抹，减少彼此之间的摩擦，减少夹紧扭矩中的损失，最后，螺钉需要定期的检查与维护，必要的情况下进行及时的更新，保证高速切削可转位铣刀的安全运转。刀体本身的设计也要兼顾安全性，在设计上要尽量减轻其质量，通过减小直径的方式进行减重，在材料的选择上也尽量选择比重轻而强度较高的刀具材料，目前比较推荐的材料是高强度铝合金制材料。刀槽的设计上要注意避免引起全部的应力，以此来降低刀体的强度，避免采用贯通式的刀槽，减少应力的集中。我们还可以从减少机夹零件的数量、回转轴的刀体结构设计进行高速切削可转位铣刀的安全性能分析。
3.2高速切削可转位铣刀设计上的安全性分析
我们可以通过一些具体的设计来增强高速切削可转位铣刀的安全性能。在例如在刀片的排列上尽量选择切向的排列方式，注意实现切削力的方向刀片的厚度要有所增加，在加大力的情况下可以实现切削刃的受力减轻，保证切削刃的强度与刚性，每次的铣削量及铣削深度都会大大提高，铣刀刀片不容易出现崩刃，延长了铣刀的使用寿命，高速切削可转位铣刀刀片采用的是切削力夹紧的方式，一方面节省了不必要的设备元件，另一方面可以使排碎屑槽的空间逐渐变大，提高排屑能力。我们前面提到过高速切削可转位铣刀的刀具材料采用的是先进的优质合金制品，已经在制刀之前进行了热处理，其安全性能十分可靠。
4.结束语
作为先进的制造切削技术，高速切削技术在我们的工业发展中发挥了重要的作用，从目前的发展情况来看，有着广阔而光明的应用前景。在高速切削工艺中最为关键的部位就是刀具，随着人们对高速切削安全性要求的提高，刀具的改良成为提高高速切削工艺安全性的突破口。作为目前比较先进的刀具——高速切削可转位铣刀十分值得关注，其在结构与设计上都最大化的考虑到安全性问题，着力提高高速切削工艺的安全性能，也为今后的高速切削工艺刀具研发提供了发展思路与改良突破口。我国的高速切削可转位铣刀研发还处于初级阶段，面对与发达国家的巨大差距，我们在今后的研发中应着力加强资金支持与技术扶持，推动我国铣刀制造业的新发展。
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高速切削加工技术的应用分析 篇7
1 高速切削将成为切削加工的新工艺
以高速切削为代表的硬切削、干切削等新型切削工艺已经显示出很多的优点和强大的生命力, 这是制造技术为提高加工效率和质量、降低成本、缩短开发周期对切削加工提出的要求。因此, 发展高速切削等新型切削工艺, 促进制造技术的发展是现代切削技术发展最显著的特点。当代的高速切削不只是切削速度的提高, 而是需要在制造技术全面进步和进一步创新上 (包括数控机床、刀具材料、涂层、刀具结构等技术的重大进步) , 达到切削速度和进给速度的成倍提高, 并带动传统切削工艺的变革和创新, 使制造业整体切削加工效率有显著的提高。硬切削是高速切削技术的一个应用领域, 即用单刃或多刃刀具加工淬硬零件, 它与传统的磨削加工相比, 具有效率高、柔性好、工艺简单、投资少等优点, 已在一些应用领域产生较好的效果。在汽车行业, 用高速切削技术加工20CrMo5淬硬齿轮 (60RHC) 内孔, 代替磨削, 已成为国内外汽车行业推广的新工艺。在模具行业用高速切削技术高速精铣淬硬钢模具, 采取小的走刀步距, 中间不接刀, 完成型面的精加工, 大大减少了抛光的工作量, 显著缩短了模具的开发周期, 已成为模具制造业的一项新工艺。在机床行业用C B N旋风铣精加工滚珠丝杠代替螺纹磨削, 用硬质合金滚刀加工淬硬齿轮等都显现出很强的生命力。
高速切削派生的另一项新工艺是干切削。切削加工中的切削液对环境的污染、对操作者健康的伤害, 成为当前治理的重点, 但是对切削液所造成危害的治理增加了制造的成本, 导致干切削新技术的开发, 并出现了微量润滑切削、冷风切削等准干切削新工艺。当前倡导的干切削并不是简单地把原有工艺中的切削液去掉, 降低切削效率, 而是进行传统切削工艺的重大变革, 为新世纪提供一种清洁、安全、高效的新工艺, 这是对切削技术包括刀具材料、涂层、结构的全面挑战。而节省刀具材料的贵重金属资源消耗, 开发刀具重磨、回收等新技术也成为切削加工对人类文明和社会进步应尽的责任。
2 加快关键技术的开发应用
2.1 涂层成为提高刀具性能的关键技术
刀具的涂层技术在现代切削加工和刀具的发展中起着十分重要的作用, 自从问世以来发展非常迅速, 尤其是近几年取得了重大的进展。化学涂层 (CVD) 仍然是可转位刀片的主要涂层工艺, 开发了中温CVD、厚膜三氧化二铝、过渡层等新工艺, 在基体材料改善的基础上, 使CVD涂层的耐磨性和韧性都得到提高;CVD金刚石涂层也取得了进展, 提高了涂层表面光洁度, 进入了实用的阶段。目前, 国外硬质合金可转位刀片的涂层比例已达7 0%以上。在此期间, 物理涂层 (PVD) 的进展尤为引人注目, 在炉子结构、工艺过程、自动控制等方面都取得了重大进展, 不仅开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层, 如超级TiAlN, 及综合性能更好的T i A l C N通用涂层和D L C、W/C减摩涂层, 而且通过对涂层结构的创新, 开发了纳米、多层结构, 大幅度提高了涂层硬度和韧性。
PVD涂层技术的新进展, 向我们展示了涂层技术对提高刀具性能的巨大潜力和独特的优势:可以通过对涂层工艺参数控制和靶材、反应气体的调整不断开发出新的涂层, 以满足加工多样性的需要, 是提高和改善刀具性能一项又快又好的技术, 有着十分广阔的应用前景。
2.2 刀具结构的创新改变了传统标准刀具千篇一律的面貌和单一的功能
随着制造业的高速发展, 汽车工业、航空航天工业以及模具行业等重点产业部门对切削加
工不断提出更高的要求, 推动着可转位刀具持续的发展。为汽车工业流水线开发的专用的成套的刀具, 突破了传统按需供刀、“闭门造刀”的做法, 而成为革新加工工艺、提高加工效率、节省投资的重要工艺因素, 发挥新的作用。
为满足航空航天工业高效加工大型铝合金构件的需要, 开发了结构新颖的铝合金高速加工面铣刀等刀具。
模具工业的特点是高效、单件、小批生产、模具材料的硬度高加工难度大、形状复杂、金属切除量大、交货周期短, 成为推动可转位刀具结构创新的强大动力, 如多功能面铣刀、各种球头铣刀、模块式立铣刀系统、插铣刀、大进给铣刀等等。回顾上世纪90年代以来切削加工的发展, 模具工业还是今天高速切削、硬切削、干切削新工艺的发源地。
与此同时, 也出现了各种可转位刀片的新结构, 如形状复杂的带前角的铣刀刀片、球头立铣刀刀片、防甩飞的高速铣刀刀片等等。
2.3 快速发展的配套技术
切削加工的配套技术是随着切削加工技术的进步而逐渐发展起来的, 是现代切削技术不可缺少的组成部分, 并与切削技术和刀具保持着快速同步的发展, 包括刀柄与机床主轴之间的连接方式、刀具在刀柄里的夹紧方式、刀具系统平衡及刀具管理。
双面接触的空心短锥刀柄 (H S K) 机床-刀具接口, 由于可实现法兰端面和锥柄的同时接触, 具有连接刚性好、定位精度高、且装卸时间短等优点, 随着高速切削技术的推广, 得到了越来越广泛的应用。这种刀柄的结构形式现已成为正式的国际标准, 并且也已被众多的机床工具厂商所接受, 纷纷推出带HSK主轴接口的高速加工中心和带H S K刀柄的工具系统或整体刀具, 显示出这种新型刀柄的强大生命力和很好的使用前景。与此同时, 一些公司还开发了与H S K类似的刀柄结构, 如Sandvik公司的Capto刀柄, Kennametal公司的KM刀柄。近年来, 还出现了双面接触甚至三处接触的7:24接口, 以适应现有机床用于高速切削加工的需要。
在高速切削时, 刀具的转速在10000～20000r/min以上甚至更高, 此时, 刀体、刀片、及刀片的夹紧零件受到很大离心力的作用, 当转速达到某一临界值时, 足以使刀片甩出, 或者夹紧螺钉断裂、甚至整个刀体破裂。一旦出现这些情况会造成设备或人身伤害事故, 因此是应用高速切削技术必须加以防范的事情。为此, 德国制定了高速旋转刀具的安全规范, 对刀具的设计、检测、使用、平衡质量都作了严格的规定, 这项规范已先后成为欧洲标准和国际标准。
3 机床技术
3.1 驱动和传动技术
高速切削机床的直线进给有:电机伺服系统和直线电机驱动系统两种。电机伺服直线进给系统通常由变频调速电机、机械传动环节、滚动导轨滑台和位置调节测量装置组成。它的几何定位精度可以达到5—1 0μm, 运动的均匀性误差小于1μm, 进给速度Vfj≥40—50m/min, (j=x、y、z) , 加速能力αj≥5—10m/s2, 其他性能指标还有动态轨迹精度, 机械传动件的动力学特性和热特性。
直线电机驱动的系统由原始级部件、滑台和位置测量装置构成, 也是零传动。它的Vfj≥120 m/min, αj≥25m/s2, 动态轨迹精度也高得多。
目前, 高速切削机床的主轴多以高频变频调速电机直接驱动, 即所谓“零传动”, 并且朝着高转速、大功率、大扭矩的方向发展。例如:一种高频电主轴的最高转速n=24000r/min, 最大功率p=23KW, 最大扭矩M≥79nm。其关键零、部件是控制系统和传感器、电机、轴承。需要解决的技术关键问题有转子转速显示, 通过监控电机温度和耗用电流来保护主轴、变频器、冷却剂的流动控制和循环冷却、刀具夹紧系统的动作控制、轴承震动的测量与监控、用阀调节润滑剂压力来调节预紧轴承、主轴密封等等。
3.2 控制和数控技术
高速切削机床部件运动速度高, 在单位时间内C N C系统需要处理计算的数据大大增加, 要求相应提高处理计算的速度和容量。通过采用功能强大的硬件配置, 如:奔腾芯片、64MB内存 (或更高) 、1—10G硬盘等, 并应用数字化驱动调节和数字化总线技术, 高速CNC执行程序块的速度以降低到0.5ms。通过配备空间螺旋线、抛物线、和样条插补功能, 速度预控制功能, 数字化自动平滑运动轨迹功能, 加速和制动时的急动速度监控功能, 使它的插补计算精度和容量也获得大幅度提高。此外, CNC通常具备刀具补偿、误差补偿、安全性监控等功能, 并安装有高效的CNC专用模拟软件。
4 我国高速切削技术的发展现状和采取措施
我国高速切削技术目前处于起步阶段。就多数企业单位而言, 由于缺乏全面认识了解和经验, 或者因为资金有限, 引进的高技术装备不配套, 主要是没有适用的高速刀具和设备, 其次缺少C A D/C A M软硬件系统。而且由于缺少优化的工艺技术数据作为参考, 进口设备多数没有发挥潜力, 经济效益不佳。
当前我国有科研机构和单位应该对与高速切削相关的技术进行研究, 对高速切削的机理进行科学的分析和实验, 夯实理论基础, 做好基础理论的预研工作。国外工具公司面对我国制造业快速发展的大好形势和广阔前景, 加快了在中国实现本地化生产或服务的步伐, 以降低制造成本、提高服务能力、缩短交货周期, 应该说, 外国刀具公司进军中国市场为我们应用先进刀具改造传统制造业提供了十分有利的条件。我们要抓住这个有利时机, 积极采用先进刀具, 为提高企业的加工技术和竞争实力服务, 迎接经济全球化的挑战。先进的切削技术和刀具是我国发展汽车工业、航空航天工业、能源工业和配套的模具工业必备的前提条件。在这样的大好机遇面前, 我们要充分利用先进的切削技术和刀具, 为发展我国的制造业服务。
摘要：高速切削技术是未来切削加工的方向, 也是时代发展的产物, 它仰仗于数控技术、微电子技术、新材料和新颖构件等基础技术的出现。然而, 它自身亦存在着有待攻克的一系列特殊的关键技术, 归纳起来有以下几方面。
浅析高速切削的研究与应用 篇8
1 高速切削加工的目的及意义
德国物理学家Carl.Salomon通过一系列的加工实验和分析猜测:在加工过程中, 常规切削速度范围内切削温度随着切削速度的提高而升高, 但切削速度提高到一定值后, 在切削区的切削温度不但没有升高的迹象反会温度有所降低, 通过分析表明该切削速度的极限值与工件材料的种类密切相关。对每一种金属材料都存在在一个速度范围, 在该速度范围内, 由于切削温度过高, 刀具材料无法承受, 及切削加工不可能进行, 称该区域为“死谷”。近年来高速切削技术不断的被更新和利用, 同时也总结了以下特点:1) 切削力的改变, 在切削加工工程中当切削速度高, 切屑加速流出切削区, 流出阻力减少, 刀具及工件的变形减小, 因此切削力会大幅度减少, 比较适合于加工薄壁类刚性较差的零件。2) 工件热变形—在高速切削时, 90%以上的切削热量经过切屑快速的脱离切削区, 工件的温度变化较小, 基本保持冷却状态, 不会由于温度升高导致零件热变形, 比较适合于加工细长零件。3) 高精度、低粗糙度加工—由于在高速切削时, 工艺系统振动小, 可实现以车待磨、以铣待磨等新工艺的开发及应用。综上所述, 高速切削可以提高产品的生产效率、提高产品质量、降低制造成本、缩短产品的开发周期等优势。
2 高速切削的国内外现状
高速切削在国外的发展趋势, 在1931年4月年有德国理学家Carl.Salomon提出高速切削的理论后, 经过多国的研究团队及科学家的潜心研究, 几十年的研究发展, 高速切削也随之提高发张:
1) 主轴转速变化, 从最初的主轴转速6000rpm提高到现在的主轴转速达到15000~20000rpm。
2) 切削速度变化, 由50m/min到高速的7600m/min。
3) 可切削的材料, 由最初只能切削铸铁材料, 到现在的钢、铅、铜、合金等有色金属材料的切削。
4) 刀具材料的变化, 碳素工具钢、硬质合金等刀具材料的应用开发。高速切削加工技术的发展经历了高速切削的理论分析、应用探索、有一定的应用经验的发展阶段, 如今, 美、日、法、瑞士、德、意大利生产的超高速机床已经进入加工制造业市场, 在航天航空、汽车制造业及模具加工制造中应用比较广泛。
高速切削在国内的发展情况, 我国于80年代初开始组织机械行业及各个高校的研究团队对高速切削的高速主轴、高加减速进给系统、冷却系统等技术进行了深入研究, 到目前为止与国外发达国家的技术差距仍然较大。在进入21世纪在重点技术领域和先进制造领域关键技术的分析论证中, 高速切削技术仍被列为重大综合型项目和经济与社会发展急需高新技术项目中的重要内容。在05年超高速切削加工技术研究有了新的突破并且基本实现工业应用, 我国自行设计的高速切削机床的主轴最高转速可达15000r/min, 进给速度达40~60m/min, 高速磨床的砂轮磨削速度达100~150m/s。
3 高速切削在数控铣削中的研究
数控铣削要实现高速或超高速的铣削, 关键研究开发高速切削数控铣床或高速数控加工中心。因此在生产制造高速机床时, 应该从机床的床身, 主轴、进给系统、换刀系统、CNC控制系统、冷却系统、检测反馈系统等方面进行研究。
3.1 机床床身
机床床身是机床结构中一个最大的零部件, 床身的的强度、刚度、高水平的阻尼特性是关键技术。普通机床床身材料大多数采用的铸铁铸造而成, 在强度、刚度和阻尼特性等参数上已经不能适应高速切削铣床, 因此高速切削铣床的床身采用了人造花岗岩 (以大小不等的石英作为填充于其中) , 树脂结合剂通过模型浇注形成的, 在阻尼特性和比重上, 适应了高速切削铣床的需要。
3.2 高速主轴
主轴的转速是常用的高速机床的主要技术参数, 从6000rmp到15000-20000rmp, 在高转速时, 对主轴的要求也相应的要严格, 如同轴度、恒定力矩、检测过热装置和动平衡。同时在机构性能上也有相应要求, 如足够的刚性、超高的回转精度、良好的热稳定性、刀具的装夹精度、良好的主轴润滑系统及精密实时监控精度。为了满足上述要求, 高速切削铣床的主轴基本利用了交流伺服电机直接驱动的方法、先进的轴承 (陶瓷轴承、磁力轴承、空气轴承) 、合理的润滑方法 (喷油润滑、油空气润滑) 。
3.3 高速进给机构
高速进给速度可达50m/min~120m/min, 为了满足高的进给速度, 高速切削铣床采用了直线滚动导轨 (摩擦系数大幅度降低、同时减少了“爬行”现象) ;滚珠丝杠、数字化智能化的伺服系统、直线电机 (具有高的加减速特性、单位面积推力大、不需要机械维护) 。
3.4 CNC控制系统
在高速数控铣削中, CNC控制系统处理速度和运算能力有一定的要求, 尤其在多轴联动加工复杂曲面时候, 要更加强大。在设计时。CNC系统必须具备加减预插补、前馈控制、最佳拐角减速度的能力。
3.5 冷却系统
高速切削中, 刀具和工件的温度并不是很高, 温度主要集中在切屑上, 高速切削冷却系统主要利用高压、高效的冷却液直接喷射到切削区, 把大量带有切削热的切屑喷离切削区, 使切削区处于一个恒温的切削状态, 从而保证工件不产生切削热变形, 提高刀具的使用寿命。
4 高速切削刀具的应用
高速切削时对不同的工件材料, 要选择与其合理匹配的刀具材料及适应的加工方式, 才能获得最佳的切削效果。理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性, 与工件有较小的化学反应, 高的热传导系数, 良好的机械性能和热稳定性能。合理选用的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的工艺, 达到工件表面粗糙度、表面光洁度和工件尺寸精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性, 但由于较低的硬度和较差的高温稳定性, 使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。因此高速切削的刀具材料应具备性能:硬度、抗弯强度、断裂韧性大小、耐热性等方面达到要求。陶瓷合金和CBN刀具是在高速硬铣削铣削中最常用的刀具。如加工铝合金材料时人造金刚石较适合高速切削的场合。加工钢和铸铁及其合金时陶瓷刀具适于软、硬高速切削;PCBN适于45-65HRC以上高硬钢的高速切削加工;加工超级合金是增加韧性和强度的氧化铝基和Si3N4基陶瓷刀具 (如2Si C晶必须通过热处理增加韧性) 和Sialon陶瓷刀具适于加工超级合金材料。PCBN刀具可以100~200m/min的切削速度加工。复杂刀具可用超细晶粒硬质合金及其涂层刀具。
加工钛合金:一般可用WC基超细晶粒硬质合金和金刚石刀具。采用润滑性能良好的切削液, 可获得较好的结果。
5 高速切削加工的应用
高速切削加工的效率高, 广泛应用于航空航天业, 模具加工业的轻金属合金、钢、铸铁的加工制造领域, 表面质量高的特点应用于光学工业、螺旋压缩机中的精密零件特种加工中;切削力小广泛应用于汽车工业、家电工业、航空航天业的薄壁零件的生产加工。切削热对工件影响小, 广泛应用于切削精密机械、铝镁合金的热敏感的零件。
高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式, 有效的提高了加工效率和加工质量。随着技术的不断完善, 将为模具制造带来一次全新的技术革新。
摘要：随着国家战略调整及产业转型升级, 装备制造业的快速发展, 传统切削加工已经不能适应当前的生产需求, 本文重点阐述了高速切削的意义, 高速切削加工的国内外发展形势, 高速切削机床的结构变化及应用, 高速切削时刀具材料在材料及机构参数的变化及调整。
关键词：高速切削,切削温度,高速切削应用,刀具
参考文献
[1]赵仲义.超高速切削加工技术.武汉:华中理工大学出版社, 1995.
[2]艾兴.高速切削技术的研究与应用.北京:机械工业出版社, 1999.
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[4]赵柄桢.开发高速铣削刀具的安全技术.北京:机械工业出版社, 1999.
[5]王润孝.先进制造技术导论.北京:科学出版社, 2004.
超高速切削加工的特点及其应用 篇9
1 超高速切削加工理论
萨洛蒙高速切削实验得到如图1所示的温度—速度关系, 对应一定的工件材料有一个临界切削速度, 在临界切削速度处其切削温度最高。在常规切削范围内 (图1中A区) , 切削温度随着切削速度的增大而增高;当切削速度达到临界切削温度后, 切削速度再增大时, 切削温度反而降低。
2 超高速切削的优势
2.1 切削高强度材料
航空和动力部门大量采用镍基合金和钛合金, 这类材料强度大, 硬度高, 耐冲击, 加工中容易硬化, 切削温度高, 刀具磨损严重。研究发现如果采用高速切削, 切削速度提高到100~1 000 m/min, 为常规切削的10倍左右, 不但可以大幅度地提高劳动生产率, 而且可有效地减小刀具磨损, 提高零件加工的表面质量。如图2所示, 纵坐标为不同材料, 横坐标为切削速度, 黑色区为超高速切削区。
2.2金属加工切除率高
随着切削速度的大幅度提高, 进给速度也相应提高了5~10倍。这样, 单位时间内的材料切除率可大大增加, 可达到常规切削的3~6倍, 甚至更高;同时机床快速空程速度的大幅度提高, 也大大减少了非切削的空行程时间, 从而极大地提高了机床的生产率。
2.3 刀具磨损小
在切削速度达到610 m/s, 切削经过热处理的材料时, 刀具的磨损率最小。切削速度变化对退火钢的加工影响不大。在切削速度从150 m/s增加到760 m/s时, 每切除单位金属的刀具磨损率下降75%~95%;切削铝合金的速度达到760 m/s时, 没有测量到刀具磨损。
2.4 切削力小
在高速切削时水平力和垂直力虽然比理论值大, 但是仍在可控制的范围内。大多数情况下, 垂直力比水平力大, 这和理论分析的结果相反。峰值切削力只增加了33%~70%, 而不是预计的500%, 而且使用的平均力还会减小。在高速切削下, 剪切角增大而导致剪切力减小。
2.5 切削温度降低
在高速切削时, 95%~98%以上的切削热来不及传给工件, 被切屑飞速带走, 工件可基本上保持冷态, 因而特别适合于加工容易热变形的零件。在高速切削区, 随速度的提高切削温度反而降低。
2.6 工作平稳振动小
高速切削时, 机床的激振频率特别高, 它远远离开了“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围, 工作平稳、振动小。因而能加工出非常精密、非常光洁的零件, 零件经高速车、铣加工表面质量常可达到磨削的水平, 残留在工件表面上的应力也很小, 故常可省去铣削后的精加工工序。
3 超高速切削加工的应用
我国高速切削加工技术最早应用于轿车工业, 20世纪80年代后期, 相继从德国、美国、法国、日本等国引进了多条具有先进水平的轿车数控自动化生产线, 如从德国引进的具有20世纪90年代中期水平的一汽大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线, 其中大量应用了高速切削加工技术。生产线所用刀具材料以超硬刀具为主, 依靠进口。采用聚晶立方氮化硼 (PCBN) 、Si3N4基陶瓷、金属陶瓷、Ti CN涂层刀具加工高强度铸铁件, 铣削速度达2 200 m/min;采用聚晶金刚石 (PCD) 、超细硬质合金刀具加工硅铝合金铸件, 铣削速度达2 200 m/min, 钻、铰削速度80~240 m/min;采用Si3N4基陶瓷、金属陶瓷、Ti CN涂层刀具加工精锻结构钢件, 车削速度达200 m/min;采用Co粉末冶金高速钢 (表面Ti CN涂层) 整体拉刀、滚刀、剃齿刀以及硬质合金机夹专用拉刀加工各种精锻钢件、铸铁件、拉削速度达10~25 m/min, 滚齿速度110 m/min, 剃齿速度达170 m/min, 大大提高了生产效率和加工精度。
近年来, 我国航天、航空、汽轮机、模具等制造工业引进了大量加工中心和数控镗铣床, 都不同程度地开始推广应用高速切削加工技术, 其中模具行业应用较多。
3.1 模具制造
由于模具制造属于复杂空间曲面加工, 切削时间占整个加工时间的较大部分, 充分利用超高速切削加工的金属加工切除率高, 但快速移动速度、加速度要求不是很高的特点。如高转速加工中心 (高速铣) -HSM型, 主轴转速多为20 000~40 000 r/min, 快速移动速度、加速度要求不是很高, 一般不低于30 m/min、0.3 g。图3为超高速切削加工的模具零件。
笔者在一汽锡柴调研时, 亲身体验了厂里的高速铣床DIGIT—218。主轴电机功率8 k W, 最高主轴转速为30 000 r/min, 最高进给速度为10 m/min, 最大进给加速度为5 m/s2。在模具零件加工方面起到了非常大的作用。
例如高精度铝质模具型腔的加工是众多模具制造厂家的一大难题。由于铝材料的熔点较低, 在传统的铣削加工时, 大量的切削热使部分铝屑熔化, 使铝屑粘附在刀具上, 使得加工后型腔表面质量达不到设计要求。要获得较高表面质量的型腔, 后道工序需要大量的手工操作, 如铲刮、抛光等, 但型腔的加工精度无法控制。如加工铝质扶手模具的凹模, 模具型腔长达1 500 mm, 尺寸精度误差±0.05 mm, 表面粗糙度Ra0.8μm, 原制造工艺为粗刨—半精刨—精刨—手工铲刮—手工抛光, 制造周期60 h, 仍无法满足客户的要求。采用高速铣床加工时, 半精加工切削参数:主轴转速18 000 r/min, 切深2 mm, 进给速度5 m/min;精加工切削参数:主轴转速20 000 r/min, 切深0.2 mm, 进给速度8 m/min, 加工周期6 h, 模具质量能满足客户的要求。
3.2 汽车零部件制造
由于汽车零部件制造辅助时间占整个加工时间的大部分, 高达70%。快速移动速度、加速度要求很高, 而切削加工的速度相对要求不是很高。一般采用高移速加工中心-HVM型, 主轴转速多为8 000~15 000 r/min, 快速移动速度约60 m/min以上, 甚至达80~120 m/min, 加速度要求高, 0.6~1.0 g, 甚至1.5 g。
3.3 航空航天领域
航空航天领域有许多薄壁、细肋结构, 刚性差的零部件, 加工这种零件可利用超高速切削加工时的小横向力的特点。主轴转速40 000 r/min以上, 快速移动速度约40 m/min左右, 加速度要求高, 一般1.0 g左右。
4 结语
目前国内在研制超高速切削加工设备方面, 还有许多技术问题有待解决, 诸如高速主轴系统中的电主轴、磁悬浮轴承的制造技术;高速机床进给系统中的高速直线电动机进给单元、高速滚珠丝杠副制造技术。
高速切削应用 篇10
1 建立加工参数库
1.1 建立加工参数库的方法
在数据库技术的支持下, 我们使用UGNX为加工参数库设置了一个专门的环境, 这样一来, 就可以通过加工参数库取得、管理并且二次或者多次使用切削工艺中的大量参数知识, 从而达到了用知识来驱动切削工艺中参数管理的目的。想要建立起一个完备的加工参数数据库, 首先要做的就是从具备丰富加工经验的工程师手中获取大量的有关加工工艺的参数信息。其次就是要确定一组经过验证的有效的切削工艺参数作为信息资源, 我们可以选取生产时间中的特定的, 加工效果良好的加工工艺的切削条件, 将此作为这组数据的来源。这组数据应包括工件材料、刀具材料、以及切削方式等, 在该切削条件的基础上, 在加工参数库设定切削深度、切削宽度、线速度、每齿进给量以及其它非切削运动的进给速度等, 就建设了加工参数库中的一部分有效信息资源。获取了大量的来自于实际加工中产生的经过优化的加工参数信息之后, 我们就可以建立并逐渐完善一个庞大的加工参数数据库。
想要建立一个完备的加工参数数据库, 要设置三个精确匹配条件和2个模糊匹配条件。3个精确条件是刀具材料、工件材料与切削方式;2个模糊匹配条件分别是刀具的直径和刀具的长度。在实际的操作过程中, 我们可以从几何体父组中集成工件材料的信息, 从刀具父组中得到刀具长度、材料、直径等信息, 并从切削方式父组中得到切削方式的信息。通过建立起得加工参数数据库的一些有关通道, 以上三个子数据库中储备的信息将被输入加工数据系统, 这些数据在经过系统处理后就可以用于设置切削参数。
1.2 建立加工参数库的案例
建立加工参数数据库的过程, 我们可以通过下面这个高速铣削加工个案来说明。首先, 工艺加工的条件:1) 工件的材料:低硬度淬硬钢, 硬度HRC48;2) 切削用量:切削速度v=150m/min, 每齿进给量fz=0.12, 切削深度ap=1.2mm, 切削宽度ae=1.1mm;3) 刀具:整体硬质合金立铣刀, D=12mm, 刀齿数=4, 材料为88%WC/Tic/TaC+12%Co。
其次, 建立加工参数库:我们可以把从上面的加工个例中得到的与加工条件对应的切削工艺参数输入加工参数库。1) 创建新的切削方式。把切削方式类型定义为:op-my;定义切削方式名称:my-MILL;以下列格式输入cut-methods.dat文件;DATA|op_my|MILL|my_MILL|0;2) 创建新的刀具材料。定义刀具材料名称:tm-my;以下列格式输入tool-materials.dat文件DATA|tm-my|hcmy|hard;3) 创建新的工件材料。定义工件材料名称:mt-my;定义工件材料硬度:HRC48;以下列格式输入part-matials.dat文件DATA|mt-my|10|st-my|HRC48|h-steel;4) 定义加工数据。定义在应用上述切削方式、刀具材料、工件材料时的加工数据如表1。
以下列格式输入machining-data.dat文件。
DATA|TH-my|OP-my|MT-my|TM-my|0.472441|12.000000|1.968504|50.000000|0.04720|1.20000|0.04330|1.100000|492.125969|150.000000|
0.004724|0.120000|0|50|60|60|0|0|0
通过以上工作就建立了加工参数库。
2 加工参数库的应用
有了储存在加工参数库里的大量数据的帮助, 我们在遇到类似的加工过程的时候, 就要首先确定加工对象, 并选定工件材料为st-my;创建新的刀具, 刀具材料选用tm-my;创建新的加工方式选用方式为my-MILL。父节点数据的来源, 我们可以选择前面提到的加工对象、加工方式和刀具, 在选择切削参数的对话框中, 选择设置加工数据按钮。这样, 加工参数库就可以自动导出一组经过验证的可靠的切削工艺参数, 使用这些参数就可以编制数控加工程序, 用于创建一新的铣平面加工程序。使用这种方法, 每个CAM工程师都可以在很短的时间内能编写出一套高效的、可靠的数控加工程序。
3 结论
实践证明通过上述的办法, 可以建立起一个高效的, 可靠的加工参数数据库。在最基本的层面上, 我们应该选取在实践生产过程中经过大量验证的最完善参数信息, 在具体的CAM生产过程中, 经过验证的最佳工艺参数信息, 很方便的通过设置切削条件来提取, 应用在同类的数控加工程序中, 从而加快了编程速度, 最大程度重复利用知识, 减少了在重复实践中浪费掉的时间和资源, 保证加工质量。
参考文献
[1]刘卫.粗加工过程中进给速度的优化[J].组合机床与自动化加工技术, 2011, 2:85-86.
高速切削应用 篇11
1切削的定义及优势
通过研究表明:被加工材料存在一个临界切削速度,一般情况下,切削温度及刀具磨损会随着切削速度的增大而增大,但是当切削速度高于了临界切削速度,切削温度和刀具磨损反而会随着速度的增大而降低。通过切削速度的这一特点,我们能够想象到高速切削将会为社会带来不可磨灭的贡献,会在机械制造中发挥着重要的作用。
1.1切削的定义
通常情况下,切削是指工件和刀具相互作用的工程。切削要从工件上切去一部分金属,并且在保证高生产率和低成本的条件下,得到形状、尺寸精度和表面质量都符合要求的工件。
1.2高速切削的优势
1.2.1工艺优势。
首先高速切削在工件加工上提高了效率,它大大的减少了工件加工时间,以至于能在较短的时间内完成工件加工任务,为工厂或公司直接带来效益。另一方面,经高速切削加工出的工件在表面形状精度、尺寸精度、表面粗糙度等方面都能满足要求,甚至远远高于要求。
1.2.2加工精度上的优势。
高速切削加工技术不但不会降低工件的加工精度,而且还会提升工件的质量,这能充分表现高速切削的魅力。一方面,高速切削时,切削力较小,会使工件因夹压受力而导致形状变化的可能性降低,故会提升工件的合格率。另一方面由于采用高温切削技术以后,工件受热量大大降低,故大大减少工件因高温受热而变形的可能性。
通过了解切削的含义以及高速切削的优势,我们能更清晰的了解到高速切削在现实生活中发挥着越来越重要的角色, 人们在以后的工件加工中会重视高速切削的应用及发展。
2高速切削数控机床应满足的条件
高速切削要求能加工出合格乃至精度很高的工件,这就需要数控机床相关设备要能满足高速切削的要求。所以我们应该设计出合理的数控机床,以至于高速切削能如期进行。机床具体设计如下:
(1)主轴部件设计。主轴部件是机床的重要部件之一。主轴部件是机床的执行件,它支承并带动工件或刀具进行切削, 承受切削力及驱动力等载荷,主轴部件对整机性能和加工质量以及机床生产率有直接影响。所以主轴在旋转精度、刚度、 抗振性、温升和热变形以及精度保持性都需要满足相关的要求。
(2)机床控制系统设计。机床在高速旋转下完成一系列复杂的加工任务,它的完成需要一套完善可靠的控制系统,一个完善可靠的控制系统应该节省辅助时间, 缩短加工时间,提高机床使用率,并且能保证加工质量。所以机床控制系统在不同的情况下也应选择不同的机床控制系统。
(3)数控机床配套刀具设计。高速切削需要刀具具有高的硬度,好的耐磨性, 足够的轻度和韧性,好的耐热性以及良好的热物理性能和耐热冲击性能。目前,用于高切削加工的刀具材料有:陶瓷刀具、 涂层刀具,立方氮化硼(CBW)材料和金刚石等材料。
1) 陶瓷刀具。陶瓷刀具具有很高的硬度和耐磨性,并且具有很高的耐热性和很高的化学稳定性。常见的陶瓷刀具有两种:(Al2O3)基陶瓷和(Si3N4)基陶瓷。 陶瓷刀具能在1300—1400℃的高温下切削,但其抗冲击性和抗热冲击性能差。所以陶瓷刀具适用于高速干切削。
2) 涂层刀具。涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体或者高速钢刀具基体上涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物,常用的涂层材料有Ti C、Ti N、Al2O3) 等,涂层刀具具有比基体高的很多的硬度,所以一种涂层刀具能代替好几种未涂层刀具。
3) 立方氮化硼(CBW)。立方氮化硼(CBW)是由软的六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而来的,立方氮化硼(CBW)具有很高的硬度和耐磨性,硬度接近金刚石的硬度,能用于进行半精加工和精加工,还能用于加工某些热涂喷涂件等材料。
4) 金刚石。金刚石具有极高的硬度和耐磨性,是目前已知的最硬物质。其中聚晶金刚石(PCD)适用于钢铝合金、非金属材料和复合材料的高速切削,它的导热性好、摩擦因数小、热膨胀系数小。PCD主要用于精密、超精密和光学元件的精加工。
3结束语
在当今机械制造中,高速切削扮演着越来越重要的角色,所以作为机械制造的我们应该学习掌握并不断深入研究高速切削工艺,让机械制造的效率及加工工件的质量得到提升,为我国制造行业的不断发展做出贡献.
摘要：高速切削是是机床加工零件的一种常见工艺,它具有高效率、低磨损的加工特点,目前它被广泛的应用于机床切削中。鉴于此,该文对数控机床高速切削加工工艺进行分析,以供同行参考。