此文檔收集于網絡，如有侵權，請聯系網站刪除1如何高速高精度孔加工？答：除采用CNC切削方式對孔進行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對孔進行高速精密加工。據報道，目前在鋁合金材料上進行40mm左右的鏜削加工時，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN燒結體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時，也可采用這樣的切削速度。預計，今后鏜削加工的高速化將會迅速普及推廣。為了實現鏜削加工的高速化和高精度化，必須注意刀齒振動對加工表面粗糙度和工具壽命的影響。為了防止加工精度和工具壽命下降，所選用的加工中心必須配備動平衡性能優異的主軸，所選鏜削刀具也必須具有很高的動平衡特性。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應選擇適用于高速切削的幾何形狀、刀具材料及裝卡方式。切削刃端部的R應較大，以利于提高加工效率；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下，應加大進給量。但加大進給量應適可而止，否則將增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃帶應設置0.1mm以下的負倒棱，這樣可有效保持刀具壽命的穩定。至于刀具材料，則視被加工材料性質而有所不同。如加工40HRC以下的鋼等材料時，可選用金屬陶瓷刀具，這種刀具在v=300m/min以上的高速切削條件下，可獲得良好的加工表面粗糙度與較長的刀具壽命。涂層硬質合金刀具則適用于對60HRC以下的鋼材等進行高速切削，刀具壽命非常穩定，但切削速度稍低于金屬陶瓷刀具。CBN燒結體刀具適用于加工高硬度鋼、鑄鐵等材料，切削速度可達1000m/min以上，而且刀具壽命非常穩定。CBN刀齒的刃帶部分應進行適當的倒棱處理，這種處理對進行穩定的高速切削和延長刀具壽命極為有利。在對鋁合金等有色金屬及非金屬材料進行超高速切削時，可選用金剛石燒結體刀具，這種刀具切削穩定，刀具壽命也很長。應注意的是，使用金剛石刀具時，刀齒刃帶必須進行倒棱處理，這是保證切削穩定的重要條件。在鉸削加工方面，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問世，該領域的研究開發工作似乎處于停滯不前的狀態。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來進行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負前角，剛性高，斷屑效果好，在高速切削條件下，可進行穩定的精密孔加工。該鉸刀的特點是，采用較大的負前角和奇數刀齒，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達到的，因此，可以說此種設計對鉸刀的傳統概念進行了大膽的突破，是一種高效率的鉸削刀具。 2數控加工工藝有何特點？答：數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生，不斷發展和逐步完善起來的一門應用技術，研究的對象是數控設備完成數控加工全過程相關的集成化技術，最直接的研究對象是與數控設備息息相關的數控裝置、控制系統、數控程序及編制方法。數控加工工藝源于傳統的加工工藝，將傳統的加工工藝、計算機數控技術、計算機輔助設計和輔助制造技術有機地結合在一起，它的一個典型特征是將普通加工工藝完全融入數控加工工藝中。數控加工工藝是數控編程的基礎，高質量的數控加工程序，源于周密、細致的技術可行性分析、總體工藝規劃和數控加工工藝設計。編程員接到一個零件或產品的數控編程任務，主要的工作包括根據零件或產品的設計圖紙及相關技術文件進行數控加工工藝可行性分析，確定完成零件數控加工的加工方法；選擇數控機床的類型和規格；確定加工坐標系、選擇夾具及其輔助工具、選擇刀具和刀具裝夾系統，規劃數控加工方案和工藝路線，劃分加工區域、設計數控加工工序內容，編寫數控程序，進行數控程序調試和實際加工驗證，最后對所有的數控工藝文件進行完善、固化并存檔等方面的內容。數控編程可以簡單的理解成從零件的設計圖開始，直到數控加工程序編制完成的整個過程。數控加工工藝是數控編程的核心，只有將數控加工工藝合理、科學地融入數控編程中，編程員才能編制出高質量和高水平的數控程序。數控編程也是逐步完善數控工藝的過程。普通加工工藝是數控加工工藝的基礎和技術保障，由于數控加工采用計算機對機械加工過程進行自動化控制，使得數控加工工藝具有如下特點。1.數控加工工藝遠比普通機械加工工藝復雜數控加工工藝要考慮加工零件的工藝性，加工零件的定位基準和裝夾方式，也要選擇刀具，制定工藝路線、切削方法及工藝參數等，而這些在常規工藝中均可以簡化處理。因此，數控加工工藝比普通加工工藝要復雜得多，影響因素也多，因而有必要對數控編程的全過程進行綜合分析、合理安排，然后整體完善。相同的數控加工任務，可以有多個數控工藝方案，既可以選擇以加工部位作為主線安排工藝，也可以選擇以加工刀具作為主線來安排工藝。數控加工工藝的多樣化是數控加工工藝的一個特色，是與傳統加工工藝的顯著區別。2.數控加工工藝設計要有嚴密的條理性由于數控加工的自動化程度較高，相對而言，數控加工的自適應能力就較差。而且數控加工的影響因素較多，比較復雜，需要對數控加工的全過程深思熟慮，數控工藝設計必須具有很好的條理性，也就是說，數控加工工藝的設計過程必須周密、嚴謹，沒有錯誤。3.數控加工工藝的繼承性較好凡經過調試、校驗和試切削過程驗證的，并在數控加工實踐中證明是好的數控加工工藝，都可以作為模板，供后續加工相類似零件調用，這樣不僅節約時間，而且可以保證質量。作為模板本身在調用中也是一個不斷修改完善的過程，可以達到逐步標準化、系列化的效果。因此，數控工藝具有非常好的繼承性。4.數控加工工藝必須經過實際驗證才能指導生產由于數控加工的自動化程度高，安全和質量是至關重要的。數控加工工藝必須經過驗證后才能用于指導生產。在普通機械加工中，工藝員編寫的工藝文件可以直接下到生產線用于指導生產，一般不需要上述的復雜過程。3如何加工多頭螺紋？答：在加工多頭螺紋中采用此方法不需要重新調整刀具或工件，并不需要分別切割每頭螺紋。此刀具非常簡單。即在刀桿上焊上一相應的螺紋梳刀，刀桿安裝在車床上。例如一四頭螺紋，其導程1/4英寸，因此其螺距是每英寸16牙(或1/16英寸)，采用一螺距為1/16英寸的螺紋梳刀，至少要有四個齒。將此梳刀銅焊在刀桿上，刀桿安裝在車床刀架上，自然拖板進給要調整到0.25英寸/轉，每切割一次，四頭螺紋都各加工一次。這里用不著重新進行分度，加工時間為一般加工用時間的1/4。而且所有四頭螺紋的光潔度和廓形都是一致的。用這種方法可以加工任何頭數的內外螺紋。 4 復雜工件如何經濟性加工？答：在一種機床上集成多種加工工藝，可以在一次加工過程中以較短的時間對復雜工件進行經濟的加工。一種針對旋轉對稱型工件的集軟、硬加工和激光加工于一身的Uni-Cen 504型車銑加工中心被開發出來。在通常情況下，機床都是作為專機針對性地被使用，在一種設備上也只采用一種制造工藝。但是，在供貨期縮短和需求量萎縮的情況下，市場卻要求部件越來越復雜，設備形式更加靈活。旋轉對稱型部件，特別在高要求下，往往需要在不同的設備上進行多個步驟的加工：軟加工(車、銑、鉆)、淬火/鍍層、硬加工(車、銑)。使用專用設備會導致較長的加工時間和較大的物流開支。Uni-Cen504復合型模塊化結構的機床在復合型機床的研發項目中，針對旋轉對稱型的復合機床被研發出來，它結合了多種工藝，并簡化了加工環節。由于項目的各個合作方在相關領域里都具有很強的實力，因此該項目進展得很成功：A. Monforts Werkzeugmaschinen公司(機床)、Laserline公司(激光技術)、Precitec公司(傳感技術)、Exapt公司(CAD/CAM耦合)、Fraunhofer IPT(激光集成、技術研究)、Sempell公司(儀器儀表制造)。這臺集傳統的軟切削、激光加工(淬火、鍍層和合金)和硬切削于一身的設備。在漢諾威EMO 2007展覽會上展出，它的優點是顯而易見的：加工過程(工具交換、傳送和放置時間)得到縮短，費用(物流、設備使用負荷)均得到降低，而產品質量(整個流程自動進行)得到提高。復合型設備在供應期短和需對客戶要求作出靈活反應的場合最適用：短期內對備品進行加工和樣機制造。對齒輪的滾銑采用模塊式的設計結構為了集成工藝而達到復合加工的目的，基于模塊化的設計原則，新的Uni-Cen 504型車/銑中心被設計出來，它具有：(圖13)(1)主軸和反轉軸。(2)上部刀架作為可回旋的電動銑軸，在三個線性軸向上擁有自由度。(3)刀具更換器和刀具庫。(4)下部刀架作為刀具轉盤；尾架和后刀架。(5)各設有一個前探頭，用于激光鋼化和激光鍍層處理。(6)電動銑軸在X、Y、Z和B軸向上均具備自由度，因此可以在任意的位置上做出精確的動作。激光加工的前探頭由上部刀架(電動銑軸)的HSK支座支撐，從而針對激光加工作業，可以實現完全的自由度。為了增強在切削時的剛性，可對B軸進行加固和為電動銑軸配備剎車制動器。所有軸均可進行交叉拋光，這樣可以對非常復雜的幾何外形進行加工。機床設有一個碟形刀庫，可通過所使用刀盤的數量來管理可刻度化的刀具的數量。刀具的數量最大可擴展到108件。NC刀具更換器從刀具庫中向電動心軸裝配刀具，并以快速檔確保較短的轉換時間。激光元件設置于工作間之外由于使用了光學元件，因此激光技術對切削技術的邊緣條件非常敏感：切屑和冷卻潤滑劑。所以，在不受到外部影響的情況下，復合型機床的激光元件和敏感的能源裝置均被設置于工作間之外。能源裝置置于一個保護管內，該保護管同時還承接拉力載荷。該保護管的配置可以允許設備在各個運行方向上的自由度。在激光保護裝置的安全設置上，考慮了在切削作業時避免設備操作受限的因素，激光安全盤在切削作業時可以被取下。為了在作業中避免人員受傷，設備控制系統中的激光防護裝置的位置接受安全監控之下。在復合型機床上的切削和激光加工靜態導向柱無滑動定位Monforts公司在復合型設備上配置了可靠的靜態導向柱。這在設備進行硬加工時特別關鍵。無磨損、免維護的導向裝置在工作中不做摩擦接觸，滑動現象不會發生，因此在做很小運行動作時益處明顯。行程增量即使只有1m，也不會發生滑動。縱向的滑靴移動非常平穩，因此在硬加工時可以獲得極好的表面特性。鉆孔與導向柱之間的薄油膜可以使設備達到很好的阻尼特性。在進行激光硬加工時，對軸區域局部受到負荷的部位(如軸承座、滑鍵槽或楔槽連接處)進行馬氏體硬化處理，以降低磨損程度。與其他邊緣鍍層硬化工藝相比，這種方法的優點是能源投入的目標準確、消耗低，后續的二次加工量得到降低。通過有選擇的硬處理過程，部件在其他部位上無需接受無謂的加工。為了在硬化處理中對激光光束進行導向，使用了一種掃描系統，這樣即可與設備旋轉的C軸一起實現可調的軌跡寬度。如果C軸靜止不動，則可以通過掃描系統對工件的任意表面進行淬火處理。通過激光鍍層，可以獲得所需的各種不同的表面特性，對此需要用到低櫧點的輔助材料，如針對耐磨損和耐腐蝕的防護處理。激光技術明顯優于其他鍍層工藝，幾何外形也要精確許多。所需的輔助材料以條狀的形式被放到工件上，并由激光進行熔化。這種形式的材料優于粉末材料，不會把粉塵帶入到設備里，從而避免對設備元件和功能的不良影響。作為質量保證的一種裝置，在鍍層時也使用了一種激光傳感器，以對鍍層的精度進行檢測。由于設備上集成了測量技術裝備，因此在加工過程中所出現的次品可立即被識別，從而避免在后續的工位上額外產生無謂的費用。CAM系統的用戶支持工藝的集成提高了設備的綜合能力，也對NC編程和設備的操作人員提出了更高的要求。一般來說，操作人員只專于一種加工工藝，因此編程工作必須自動完成。為了達到良好的效果，采用了CAD/CAM耦合。這種設計工具可涵蓋所有流程，并“從一個鑄件”制定加工程序。5如何高效高速加工？答：提高生產率是機械制造領域的永恒課題，也是當前機械制造領域普遍關注的問題。高速加工是目前獲得高生產率的重要手段，關鍵在于創造條件，迅速普及。機械制造領域當前發展的特點是：難切削材料的大量出現使加工難度明顯增加；加工中也提出了許多需要迫切解決的課題，如硬切削；為了保護環境，要求少用或不用切削油劑，即實現干切削或半干切削。總之，機械制造面臨許多難題，在這樣的情況下，為了提高生產率，必須綜合利用有關的一切技術進步。特別是航空航天工業系統，由于難加工材料多、結構復雜、研制周期短、單件小批量產品多的特點，如何提高生產率，縮短生產周期，一直是科技人員長期關注的重要問題，也是航空航天系統必須抓緊解決的問題。從另一方面看，當前科技發展迅速，如何將新的技術和工藝移植過來，十分迫切。值得注意的是，當今世界，科技發展迅速，極大地推動了機械制造各個方面的飛速發展，出現了提高生產率的多種方法和手段。眾所周知，單晶天然金剛石刀具的研磨難度很大，一般采用高磷鑄鐵研磨盤，以金剛石粉末作磨料，效率極低。最近日本報道，采用低含碳量、低導熱率的不銹鋼304(日本的牌號)制造成圓盤，將金剛石壓在4000r/min的回轉盤上，溫度控制在800，金剛石的去除率極高，達到0.94mm3/min，工作時不使用磨料，而是利用物理、化學的作用，被稱為熱化學加工，這是打破常規的方法；又如最近的快速成型(RP)，可以在沒有模具的情況下成型，省去了模具制造的周期；電火花線切割的切割速度在國內的快走絲機床上可以達到70mm2/min，瑞士的AGIE公司的機床可以達到500mm2/min，而日本三菱電機的機床則可達到550mm2/min，達到了一般的銑削速度現在開展的高速磨削速度已經達到60、120ms，甚至到200m/s，在實驗室已達到500m/s，而一般的磨削速度僅為3035m/s。高速磨削是高效磨削方法，其切深淺，走刀速度大；另外一種蠕動磨削與高速磨削剛好相反，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為“龜兔賽跑”，各有所長。1931年，德國的CarlSalomon提出了有名的預言：一般切削速度與切削熱是同步增加的，但是經過一個切削不了的死谷后，切削速度即使增加；反而會出現切削熱下降，今天，鋁的切削速度已經達到了5000m/min，CarlSalomon的預言將被揭示。綜上所述，都是以提高切削速度作為提高生產率的重要手段，當然這不是全部，尚有待開發。因為高速加工主要體現在銑削方面，所以下面就以機械加工中心為主進行介紹。機床發展是高效高速加工的前提條件當前由于機床制造技術的迅速發展，機械制造領域正在醞釀著巨大的變化。數控機床發展成多軸機械加工中心，集約各種工序為一體，明顯地縮短了輔助時間，提高了生產率，同時減少了工件的裝夾次數，提高了加工精度。綜上所述，當前機床的發展目標應是：減少工序的更換，明顯提高效率；趨向于工序集約，易于提高精度；使用復合刀具、球頭立銑刀等先進工具，可提高每單位時間的切削量；走刀速度加快，切削效率提高；能減少銑削后的打光工序；切削工具、托板的自動交換，自動化程度高，輔助時間顯著縮短；由于復雜零件容易加工，促進零件結構的改進等。從航空航天的角度看，普遍認為機床的這種發展，非常適合于單件小批量生產，所以迅速地、較多地在單件小批量生產系統中充實了這些裝備，實踐也表明了自動化的設備是符合航空航天系統制造技術發展的需要的。當然，從提高生產率的角度分析，除了自動化加工以外，仍然存在著如何更進一步、更合理地利用各種技術進步的問題。從機床的發展觀察，機床主軸的高速化顯著地提高了轉速，高于10000r/min的機床已經比較普遍。軸承技術的進步，為此提供了可能。主軸的發展，最突出的是電主軸已經商品化。主軸的潤滑技術十分關鍵，受到各方面的關注。多年來，從油脂潤滑發展到油霧潤滑、油氣潤滑、環下(under-race)潤滑，甚至冷風潤滑等。伴隨著高速主軸的發展，油脂潤滑已經不能適應，油霧潤滑由于污染的原因使用也在減少，現在使用最為廣泛的是油氣潤滑，更合理的是環下潤滑，使關鍵的內環得到了更好的潤滑。潤滑性能的提高，使滾珠軸承也能承受70000r/min的高轉速。美國原來在機床主軸上采用的是ABEC7級高精度軸承，現在已經發展到ABEC9級，說明軸承的精度提高是必須的。由于材料的發展，又出現了陶瓷滾珠，使得滾珠軸承的性能更加提高，這也是保證主軸高速化的需要。在提高主軸轉速和精度方面，也有采用氣浮靜壓軸承或者液浮靜壓軸承的，而磁力軸承則能達到更高的水平。幾年前，美國J&L和Ingersoll公司推出了采用直線電機的高速機床，引起巨大的反響，在加大走刀速度方面起到了滾珠絲杠達不到的速度，但是當時因為成本太高，在具體的應用上，較多出現的是加大絲杠的螺距，增加頭數，或者制造成中空的大直徑絲杠，通以溫控的水，保持適宜的溫度。也有主張采用靜壓絲杠的，但是從性能上仍有比較大的差距，它最高可以達到加速度11.5g，而直線電機可以達到10g以上。后來由于直線電機制造技術的進步，其成本明顯降低，應用明顯增加。現在在電火花機床上也采用了直線電機，如日本的SODICK甚至采用3個直線電機。只有走刀的高速化，高速加工才能真正得到實現。當然，圍繞高速加工仍有一系列的技術需要解決，例如，托板交換、工具交換的速度也要增大。德國的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機床制造商。CHIRON的小型機械加工中心的工具交換時間已經達到0.5s。同時也要求提高主軸的加減速度，使主軸能在極短的時間里停止或者達到最高速，現在已經可以達到2s左右。為了滿足高效率加工的需要，機床的強度、剛度、穩定性、抗振性等都接受了挑戰，所以從設計方面采用了CAD方法，預先打好基礎；特別是在結構材料上有了比較明顯的變化，出現了石質材料取代傳統的鑄鐵和鋼的方法，如采用花崗巖、陶瓷、人造花崗巖、人造大理石等。在超精密機床上還有采用零膨脹系數的微晶玻璃(德國稱為Zerodur，日本稱為玻璃陶瓷)的。近幾十年來，機床為了適應生產率的發展要求，在結構材料方面發生了很大的變化，機床的性能有了長足的進步。我國較早研制成功人造花崗巖，在花崗巖的應用上已經有比較長的歷史。德國DIGMA公司的高速機床結構材料就采用了復合聚合物混凝土，提高了機床的剛度，具有振動衰減性優越(為鑄件的1/61/8)、低熱變形(為鑄件的1/251/40)的特點。近年來機床的發展日新月異，高速化、復合化、多功能化、高精度化的趨勢比較明顯，機械制造領域的主旋律則是提高生產率。例如DMG公司展示的激光銑削機械中心，將不同的工種集約在一臺機床上；為了更好地解決排屑的問題，德國的EMAG公司研制了倒置機械加工中心；當前比較多的公司提供了5軸機械加工中心；特別是虛擬機床的出現，從機床的設計上發生了較大的變化，現在它依舊在發展之中。切削工具性能的提高為高效高速加工發展提供了可能性如果需要達到高效高速加工，切削工具是另外一個重要的因素。當前切削工具材料的發展，對加工的需要創造了比較好的條件，除了高速鋼、硬質合金以外，陶瓷、金屬陶瓷、超硬材料的發展起到了重要的作用。特別是陶瓷、超硬材料，對高效高速加工的發展提供了有力的支持。更值得提及的是，1955年美國GE公司用高溫、高壓合成超硬材料取得成功，促使切削領域發生了重大變化。在這個基礎上，很快出現了PCD、PCBN，為難加工材料的切削、干切削、硬切削、超精密切削等的加工創造了條件。在切削加工的另一個方面，就是表面技術在切削工具上的應用，PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學氣相沉積)不斷推陳出新，由單層發展成多層、千層、復合涂層，現在又發展成納米涂層；涂層的材料，從TiN發展為A12O3、TiC、ZrO2、等，根據加工的要求，為提高耐高溫的性能，又發展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等。為了減少摩擦力，采用軟涂層，如沉積MoS2，又如德國Guehring公司采用的Molyglide，這種涂層就是以MoS2為主的，它能減少切削中的摩擦系數。當然這要根據被加工件的特點，分別地應用在所需的加工上。現在涂層技術又發展到了超硬涂層(類金剛石、金剛石、立方氮化硼)，更使切削加工的范圍拓寬。特別值得提到的是薄膜涂層發展成為厚膜，它不同于天然金剛石，具有各向同性，現在已經在國內外得到應用，部分取代了天然金剛石。現在也已經解決了大顆粒單晶金剛石的合成技術，這些變化對我國的影響非常深遠，我國已經是世界合成金剛石產量最多的國家，這有利于我國發展高效加工技術。為了適應高效高速加工，輔助工具也是十分重要的手段，例如原來的組合夾具在機械加工中心的應用中，為了提高其強度，已經從槽系發展成為孔系。目前比較典型的是EROWA和3R組合工具的應用，已經從電加工，發展到機械加工中心上，不僅加快了節奏，更重要的是達到了高精度，這些工具從原來的模具電加工發展到了切削加工領域。在帶柄的切削工具方面所需的刀柄，也在配合高效率、高精度切削加工的過程中發展了新型的結構，例如液壓的、塑料的，現在又廣泛采用熱裝的刀柄，其夾緊的精度明顯提高，達到23m。現在這種裝置已經成熟，例如德國的ZOLLER公司已經將這樣的裝置直接安裝在對刀儀上，說明此項技術又向前推進了一步。工具的進步為高效加工提供了有力的支持。為高效高速加工的實現創造條件眾所周知，航空航天工業從產量的角度看屬于多品種小批量生產，因此認為與自動化加工關系比較少，往往不采用自動化的裝備。自從NC機床出現以后，特別是各種機械加工中心誕生后，人們的觀念開始發生微妙的變化。自從引進為數不少的機械加工中心以后，經過一二十年的實踐，小批量零件的加工自動化不僅發揮了重要的作用，而且在周期、質量上都有明顯的提高，工裝的數量也顯著減少，特別在工序多、周期長、結構復雜的箱體零件的加工方面，更顯示出中心的優越性。值得考慮的一個問題是怎樣利用高速加工為高效加工服務。最近，在世界各大展覽會上展示的設備更多強調的是高效率，在這個基礎上，又強調利用高速加工，也就是說，要綜合利用技術的進步。展示的機械加工中心大部分主軸的轉速為20000r/min左右。這也許就是當前的主旋律高效高速加工。為了實現高效高速加工，必須考慮到各個方面，例如機床、工具的合理選擇；切削用量的恰當使用；高速主軸保養；安全防護及切屑的及時清理等。在這些方面，還需要進一步探討。以機床為例，應當采用高速、大功率的主軸；機床有足夠剛度、強度；刀柄必須選擇與機床主軸的錐體和端面接觸，以防止在高速回轉時松動；在防護方面，必須防止切屑的飛濺；切削油劑必須能注入到切削點上，特別在高速磨削時，為了防止工件燒傷，噴嘴的設計特別重要，日本明治大學的橫川和彥發表了許多意見，值得參考；由于高速切削的切屑量大，所以切屑必須及時地排除等。以切削工具為例，當前涂層發展非常快，針對加工的對象選擇是必要的；為了提高加工表面的質量，采用球頭銑刀是合適的，由于其中心的切削速度為零，所以使用時可將立銑刀傾斜一個角度為了改善立銑刀引起的銑削顫振，采用帶圓角銑刀，這是最近的發展趨勢；為了改善冷卻效果采用帶油孔的工具；為了防止立銑刀的振動，將刀槽作成不等分或者不同的螺旋槽；在高速切削時，銑刀刀盤采用鋁合金，切斷刀的刀把往往強度差，所以日本住友公司提出采用硬質合金，為了解決切屑的處理，采用合適的斷屑刀片；在加工深孔時候，采用新型刀槽鉆頭，如Geuhring公司RT系列的鉆頭，其芯厚加大，提高了剛度，容屑槽加寬，切屑易于排出，所以有利于深孔加工；在機械加工中心上，必須采用數控刀具，這個認識是一致的，但是價格提高了。現在復合刀具的大量出現，不僅可以提高效率，而且減少了刀具的件數，ISCAR的車刀是最典型的。切削工具的復合化明顯減少了換刀的次數和時間，機床的刀庫變小，也必然提高了效率。從目前情況看，有的單位已引進數千臺的新型自動化機床，但是主軸轉速大于10000r/min的很少，其原因是，對高速加工存在一種疑慮。根據德國DMG公司的介紹，該公司提供的高速主軸的壽命是2年，關鍵是如何合理應用的問題。在探討引進設備的時候，幾乎都希望引進高速的設備，這也反映出技術人員的心態。Mikron公司認為高性能切削現在沒有嚴格的定義，然而，在實際應用中，雖然高速切削與高性能切削這兩種銑削方法都屬于高性能切削工藝的范疇之內，但高速切削在大多數情況下，與高性能切削有著明顯的不同。高速切削只是高性能切削的一個方面而已，而高性能切削關注的另一個要素則是金屬去除率，這是我們引進設備時需要考慮的問題。6難加工材料切削刀片如何正確選用？答：目前，各種難加工材料如淬硬鋼、超硬燒結金屬、耐熱超級合金、雙金屬材料等已日益廣泛地應用于工業零件的制造。雖然用此類材料制造的零件可獲得優異的使用性能，但同時也帶來了一個難題：如何以合理的每件加工成本實現零件的最終成形加工。值得慶幸的是，如今刀具供應商已成功開發出了各種用于銑削、車削加工難加工材料的新型切削刀片，如涂層硬質合金刀片、金屬陶瓷刀片、CBN刀片、PCD刀片等。這些新型材料刀片采用了特殊的幾何形狀和表面涂層，具有優異的耐磨損性能，并可承受加工過程中的機械沖擊和熱沖擊。但是，如何在生產中合理、有效地使用這些切削刀片，還需要與掌握專業知識的刀具供應商密切配合。由于切削刀片的成本相對較低(一般硬質合金刀片的成本僅占加工總成本的3%，CBN刀片占加工總成本的5%6%)，因此，為節約加工成本而一味選用較便宜的刀片實際上可能并不劃算。新型材料刀片雖然價格較貴，但可以縮短加工時間，延長刀具壽命，提高產品質量，因此可能具有更好的經濟性。另一方面，脫離實際加工需要而盲目選用新型材料刀片，也可能增大加工成本(CBN刀片的價格可達硬質合金刀片的810倍)。此外，使用新型材料刀片時，如采用不正確的切削速度和進給率，也會影響工件加工質量和刀具使用壽命。因此，選用難加工材料切削刀片時需要正確評估加工的經濟性和綜合考慮整個加工工藝過程。CBN刀片經過了強化和鈍化處理，在切削硬度50HRC的工件材料時可有效避免崩刃現象加工經濟性的綜合權衡選擇切削刀片時，需要對整個加工任務進行評估。在可以滿足工件尺寸精度和表面光潔度要求，并考慮了加工時間和刀片更換的前提下，選用價格相對較低的硬質合金刀片可以實現較好的加工經濟性。通過準確了解和綜合權衡生產批量、加工時間和刀片性能，就能合理選用切削刀片，達到提高生產率的加工效果。以銑削加工材質為燒結碳化鈦的燃氣渦輪機葉片為例，當工件批量較小時，選用涂層硬質合金刀片也可獲得較好的加工效果。在35m/min的切削速度下，硬質合金刀片的切削刃壽命僅為510分鐘，而大批量加工難加工材料工件的合理刀片壽命一般要求達到1530分鐘。在小批量加工中，較短的刀片壽命和較頻繁的更換刀片對生產率的影響并不明顯；但在大批量滿負荷加工中，較長的刀片壽命對于減少換刀輔助時間、降低勞動強度、提高機床利用率和生產能力則具有至關重要的意義。因此，當渦輪機葉片的加工批量較大時，選用硬度更高、價格較貴的CBN刀片可能更為合理。為了充分發揮先進材料刀片的切削性能，還需要選用正確的進給率和切削速度。以Sandvik Coromant公司的CBN刀片為例，該刀片的切削刃經過了強化和鈍化處理，在切削硬度50HRC的工件材料時可有效避免崩刃現象。盡管CBN刀片韌性極佳，但對切削參數的選取仍十分嚴格，如所選切削速度高于或低于理想值的10%，則可能大大降低刀片的切削性能。為了實施難加工材料的切削加工，可考慮向專業刀具供應商尋求技術支持，刀具供應商可基于其它相同的加工實例提供合理的解決方案。在需要進行切削試驗時，通常可采用試錯(trial-and-error)方式，即首先用硬質合金刀片進行切削，然后換用新型材料刀片進行對比切削，比較不同刀片的加工效果。采用先進的刀片形狀、高剛性刀柄和優化加工程序，通常可使價格較低的硬質合金刀片適合于難加工材料的切削。是否需要換用新型材料刀片，則應根據具體的加工任務及加工條件而定。對于同一大類的難加工材料，通常在切削刀片的選用上具有一定共性。淬硬鋼的切削加工目前，許多合金鋼工件對硬度的要求越來越高。過去，工具鋼的應用硬度通常為45HRC，而現在模具工業使用的工具鋼已普遍要求淬硬到63HRC。為了避免熱處理變形，需要對一些過去只能在熱處理之前進行切削加工的模具實施完全淬硬狀態下的精密銑削加工。在銑削完全淬硬鋼時，產生的切削熱和切削壓力可能引起切削刀片的塑性變形并使刀片迅速失效。如銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達90HRC)時，普通的涂層硬質合金刀片將發生后刀面快速磨損。銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達90HRC)時，普通的涂層硬質合金刀片將發生后刀面快速磨損雖然淬硬鋼不易切削，但采用硬質合金刀片仍可實現對完全淬硬鋼工件的經濟性加工。以航空零部件的加工為例，某大型飛機制造企業用Sandvik公司的GC1025硬質合金刀片替換原來使用的金屬陶瓷刀片后，成功完成了對材料為淬硬的3000M鋼(4340變質處理)的大尺寸鍛件的二次孔加工。被加工孔的大部分加工余量已在熱處理之前(材料硬度3032HRC)切除，但為了修正熱處理變形，這種大尺寸工件上的精密孔必須在工件完全淬硬后(硬度達5455HRC)進行二次切削加工。由于被加工孔位于工件深處，特殊的工件形貌使加工相當困難，因此需要經過三次走刀切削才能達到要求的尺寸精度和表面光潔度。高硬度的材料加上斷續切削方式，使原來使用的金屬陶瓷刀片還未完成一次走刀其切削刃即崩損失效，而崩壞的刀片可能造成工件報廢的危險。換用經PVD涂層的細顆粒硬質合金刀片后，刀具的韌性和鋒銳性顯著提高，可以順利完成69次走刀切削。換用硬質合金刀片后，刀具供應商推薦將切削速度從原來的90m/min降低到53m/min，但切削深度保持不變。切削速度降低后，硬質合金刀片完成對孔的三次走刀切削需時約20分鐘，而原來使用金屬陶瓷刀具加工則需要一個多小時。更為重要的是增強了硬質合金刀片切削刃的安全性，大大減少了因刀具崩刃導致昂貴工件報廢的危險。為了獲得硬質合金刀片銑削淬硬鋼的合理切削參數，可進行刀具切削試驗。試切時，切削速度的選取通常可從30m/min起，直至增加到4555m/min；進給率通常為0.0750.1mm/每齒。一般來說，采用零前角或小負前角的刀片形狀比采用正前角的刀片形狀強度更高。加工淬硬鋼時，采用圓形硬質合金刀片也較為有利，因為圓形刀片強度較高，且外形圓鈍的切削刃不易發生破損。選擇硬質合金刀片牌號時，可考慮選用高韌性牌號。此類牌號刀片的切削刃安全性較好，可承受切削淬硬鋼時較大的徑向切削力和劇烈的切入、切出沖擊。此外，特殊設計的高溫硬質合金牌號可以承受切削淬硬鋼(HRC60)時產生的大量切削熱。帶氧化鋁涂層的抗沖擊硬質合金刀片也能抗擊銑削淬硬鋼時產生的高溫。粉末合金的切削加工隨著粉末冶金技術的不斷發展，應用于不同領域的各種超硬燒結金屬(粉末合金)材料層出不窮。如某制造商開發了一種包含碳化鎢(WC)或碳化鈦(TiC)顆粒的復合型粉末鎳合金，其硬度達到5360HRC，鎳合金基體中的碳化物顆粒硬度可達90HRC。銑削加工這種材料時，涂層硬質合金刀片很快會發生后刀面磨損，主切削刃被磨損為扁平狀；材料微觀結構中存在的超硬顆粒會引起“微振顫”，導致刀片加速磨損；切削工件時產生的剪切應力還可能造成硬質合金刀片碎裂。采用CBN刀片則可較好解決含碳化鎢和碳化鈦顆粒的硬質粉末合金材料的切削加工問題。改進的刀片幾何形狀可以有效克服“微振顫”現象。某用戶銑削加工復合型粉末合金工件時發現，新型CBN刀片的加工壽命比最好的硬質合金刀片提高了2000倍以上。切削試驗表明，用安裝了5個CBN刀片的面銑刀切削加工硬質粉末合金材料(切削速度60m/min，進給率0.18mm/每刃)，其加工效率可比放電加工(線切割)提高75%。為了充分發揮CBN刀片的最佳性能，必須將切削參數嚴格控制在合理范圍內。雖然50m/min左右的切削速度和0.10.15mm/每齒的進給率顯得并不高，但在加工粉末合金材料時卻能獲得很高的生產率。通過3060秒鐘的試切，可以準確地確定最佳切削參數。試切時，可從低速切削開始，逐漸增大切削速度，直至刀片切削刃出現過度磨損為止。加工難加工材料時，為了使刀片切削刃溫度保持恒定，一般應采用干式切削。在大多數情況下，具有雙負角幾何形狀的圓形刀具加工效果最好，且切削深度通常應控制在12mm。銑削屬于斷續切削。加工時，硬度達60HRC或更高的工件材料對刀具持續不斷的沖擊將造成巨大的加工應力。因此，為了在銑削加工中提供足夠高的抗沖擊能力，要求加工機床和工具系統必須具有最高的剛性、最小的懸伸長度和最大的強度。耐熱超級合金的切削加工為航空航天工業開發的耐熱超級合金(HRSAs)現在正越來越廣泛地應用于汽車、醫療、半導體、發電設備等行業。除了常見的耐熱超級合金牌號(如Inconel 718/625、Waspalloy、6A14V鈦合金等)以外，現在又開發出了多種新型鈦基合金和鋁/鎂基合金牌號。所有的耐熱超級合金均屬于難加工材料范疇。超級合金的硬度很高，某些鈦合金牌號的加工硬度達到330HB。對于普通合金而言，當切削區溫度高于1100時，材料中的分子結合鏈就會發生軟化，并出現有利于成屑的流動區。反之，耐熱超級合金優良的抗高溫性能使其在切削加工全過程中均保持高硬度。耐熱超級合金被切削時還具有冷作硬化傾向，很容易造成切削刀片過早崩刃失效。切削時，工件的被切表面會生成耐磨的冷硬鱗屑層，使刀片切削刃快速磨損。加工淬硬鋼時，采用圓形硬質合金刀片也較為有利，因為圓形強度較高，切削刃不易發生破損鑒于超級合金的難加工特性，加工時通常采用較低的切削速度。例如，用Sandvik GC2040牌號硬質合金刀片銑削超級合金Inconel 718材質剎車鍵的切削速度為60m/min；用Sandvik 7020 CBN刀片對Inconel 718進行外圓/端面車削的切削速度為80m/min。與此對比，用未涂層硬質合金刀片切削工具鋼的切削速度一般可達120240m/min。切削超級合金時的進給量通常與切削工具鋼的進給量相當。加工超級合金時，切削刀片的選擇主要取決于被加工材料和工件類型。為了提高加工效率，加工薄壁工件時可選用具有正前角切削刃的硬質合金刀片，而加工厚壁工件時則需要選用具有負前角切削刃的陶瓷刀片，以增強刀片切削時的“耕犁”作用。對于大多數難加工材料，應首選干式切削，以保持刀片切削刃溫度恒定。但在加工鈦合金時，即使切削速度很低，也必須使用冷卻液。由于耐熱超級合金在切削過程中始終保持高硬度，因此會加速切削刀片端部倒圓的磨損。采用切削刃圓鈍的圓形刀片可大大提高切削刃的強度，但超級合金的冷作硬化傾向會導致刀片崩刃現象加劇。通過在連續多次走刀時改變切削深度，可使刀片避開工件表面形成的冷作硬化層，從而減少刀片崩刃，延長切削刃的工作壽命。一次走刀的切深變化量可為7.6mm，后序切削的切深變化量可為3.2mm和2.5mm。雙金屬材料的切削加工雙金屬材料的構成是將較硬的材料置于選定的易磨損部位，然后在周圍環繞(或混合)其它較軟的合金材料。雙金屬材料在汽車工業及其它行業的應用越來越廣泛，同時也帶來了特殊的加工難題。CBN刀片可以高效切削硬度大于50HRC的硬合金，但在切削雙金屬材料中的軟合金時卻可能發生碎裂。PCD刀片能夠切削加工耐磨鋁合金，但在切削鐵族金屬材料時則容易發生過度磨損。為了實現雙金屬材料的高效加工，需要用戶、刀具供應商和機床制造商共同開發精確的切削加工程序。例如，某種雙金屬材料是將高硬度的復合型粉末合金通過熱均衡壓制工藝嵌入價格便宜的316不銹鋼基體中制成。加工時，需要編制螺旋插補刀軌程序并輸入機床控制系統，以優化的進給量和切削速度首先加工粉末合金材料部位，然后再加工基體部分。為了高效加工由鋁合金和鑄鐵氣缸墊組合構成的雙金屬氣缸體，汽車制造商必須同時克服鋁合金的耐磨性和鑄鐵的高硬度。由于較硬的鑄鐵氣缸墊(易磨損部位)與較軟的鋁合金缸體難以隔離，因此不宜采用分別加工方式。但是，通過合理編制機床加工程序，采用極低的切削速度和極小的切削深度，可使耐磨損PCD刀片能夠同時加工鋁合金和鑄鐵兩種材料，從而避免了在加工過程中頻繁換刀。7復合材料的常規機械加工方法？答：一、鋸切玻璃纖維增強熱固性基體層壓板，采用手鋸或圓鋸切割。熱塑性復合材料采用帶鋸和圓鋸等常用工具時要加冷卻劑。石墨環氧復合材料最好用鑲有硬質合金的刀具切割。鋸切時控制鋸子力度對保證鋸面質量至關重要。雖然鋸切溫度也是一種要控制的因素，但一般影響不大，因鋸切時碰到的最高溫度一般不會超過環氧樹脂的軟化溫度(182)。金屬基復合材料可用鑲有金剛石的線鋸鋸切，不過其切割速度較慢，而且只能作直線鋸切。采用金剛石砂輪對陶瓷基復合材料進行常規鋸切，可有兩種速度：一種是250r/min，另一種是4000r/min。這種鋸切會使切割面的陶瓷基復合材料有相當大的損壞。不過在較高鋸切速度時，損壞雖大，但斷面較為均勻。二、鉆孔和仿形銑在復合材料上鉆孔或作仿形銑時，一般采用干法。大多數熱固性復合材料層合板經鉆孔和仿形銑后會產生收縮，因此精加工時要考慮一定的余量，即鉆頭或仿形銑刀尺寸要略大于孔徑尺寸，并用碳化鎢或金剛石鉆頭或仿形銑刀。鉆孔時最好用墊板墊好，以免邊緣分層和外層撕裂。另外鉆頭必須保持鋒利，必須采用快速除去鉆屑和使工件溫升最小的工藝。熱塑性復合材料鉆孔時，更要避免過熱和鉆屑的堆積，為此鉆頭應有特定螺旋角，有寬而光滑的退屑槽，鉆頭錐尖要用特殊材料制造。一般鉆頭刃磨后的螺旋角約為10-15，后角為9-20，鉆頭錐角為60-120。采用的鉆速不僅與被鉆材料有關，而且還與鉆孔大小和鉆孔深度有關。一般手電鉆轉速為900r/min時效果最佳，而固定式風鉆則在轉速為2100r/min和進給量為1.3mm/s時效果最佳。三、銑削、切割、車削和磨削聚合物基復合材料用常規普通車床或臺式車床就可方便地進行車削、鏜削和切割。目前加工刀具常用高速鋼、碳化鎢和金剛石刀頭。采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基復合材料零部件。最常用的是粒度為30-240的砂帶或鼓式砂輪機。大多數市售商用磨料均可使用，但最好采用合成樹脂粘接的碳化硅磨料。熱塑性聚合物基復合材料用常規機械打磨時，要加冷卻劑，以防磨料阻塞。磨削有兩種機械可用，一種是濕法砂帶磨床，另一種是干法或濕法研磨盤。使用碳化硅或氧化鋁砂輪研磨時不要用流動冷卻劑，以防工件變軟。復合材料層合板采用一般工藝就能在標準機床上銑削。黃銅銑刀、高速鋼銑刀、碳化鎢銑刀和金剛石銑刀均可使用。銑刀后角必須磨成7-12，銑削刃要鋒利。高速鋼銑刀的銑削速度建議采用180-300m/min，進刀量采用0.05-0.13mm/r，采用風冷。熱塑性復合材料可以用金屬加工車床和銑床加工。高速鋼刀具只要保持鋒利，就能有效使用。當然采用碳化鎢或金剛石刀具效果更好。金屬基復合材料一般用切割、車削、銑削和磨削就可加工。對大多數金屬基復合材料而言，獲得優良機加工產品的前提是刀具要鋒利、切削速度要適當、要供給充足冷卻液或潤滑劑和進給速度要快。8高速切削技術有何特點？答：高速切削針對不同金屬材料的工件，當切削速度到達某一特定值時，切削溫度不但不會升高反而會降低，產品的質量也會改善，生產效率也會大幅度提高。高速切削與加工材料、加工方式、刀具及切削參數等有很大的關系。一般認為，高速切削的切削速度是常規切削速度的510倍，鋁合金1 5005 500m/min；銅合金9005 000m/min；鈦合金1001 000m/min；鑄鐵7504 500m/min；鋼600800m/min。各種材料的高速切削進給速度范圍為225m/min。高速切削之所以得到工業界越來越廣泛地應用，是因為它相對傳統加工具有顯著的優越性，具體說來有以下特點：1.可提高生產效率高速切削加工允許使用較大的進給率，比常規切削加工提高510倍，單位時間材料切除率可提高36倍。當加工需要大量切除金屬的零件時，可使加工時間大大減少。2.降低了切削力由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規切削相比，切削力至少可降低30%，這對于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能。3.提高了加工質量因為高速旋轉時刀具切削的激勵頻率遠離工藝系統的固有頻率，不會造成工藝系統的受迫振動，保證了較好的加工狀態。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，也使得切削破壞層變薄，殘余應力小，實現了高精度、低粗糙度加工。從動力學角度分析頻率的形成可知，切削力的降低將減小由于切削力產生的振動(即強迫振動)的振幅；轉速的提高使切削系統的工作頻率遠離機床的固有頻率，避免共振的發生；因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度，提高加工質量。4.加工能耗低，節省制造資源由于單位功率的金屬切除率高、能耗低以及工件的在制時間短，從而提高了能源和設備的利用率，降低了切削加工在制造系統資源總量中的比例，符合可持續發展的要求。5.簡化了加工工藝流程常規切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工。由于高速切削的特點決定了高速切削可以節省切削液、刀具材料和切削工時，從而可