先進(jìn)切削加工技術(shù)綜述.pdf

《先進(jìn)切削加工技術(shù)綜述.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、先進(jìn)切削加工技術(shù)綜述1、引言機(jī)械加工技術(shù)正朝著高效率、高精度、高柔性和綠色制造的方向發(fā)展。在機(jī)械加工技術(shù)中，切削加工時(shí)應(yīng)用最廣泛的加工方法。20世紀(jì)80年代以來，由于經(jīng)濟(jì)全球化的競爭日益激烈，更多的工廠企業(yè)為了贏得技術(shù)優(yōu)勢，紛紛開展先進(jìn)加工技術(shù)的研究和開發(fā)。一方面，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展了以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的自動(dòng)化加工技術(shù)，另一方面發(fā)展了各種新的加工方法和加工工藝。比較典型的有：（超）高速切削、干切削、硬切削、（超）精密切削技術(shù)等。虛擬切削加工技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、立體建模和仿真設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)合理性

2、和可加工性，對(duì)產(chǎn)品的加工過程進(jìn)行模擬與仿真，預(yù)測產(chǎn)品的加工質(zhì)量、制造周期、使用性能等，以便及時(shí)修改設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的研制周期，獲得最佳產(chǎn)品質(zhì)量、最低生產(chǎn)成本和最短開發(fā)周期。本文主要綜述超高速切削、干切削、硬切削、（超）精密切削、虛擬切削加工技術(shù)的主要研究內(nèi)容及其關(guān)鍵技術(shù)。2、超高速切削加工技術(shù)近十年來，超高速切削加工理論基礎(chǔ)研究取得新的進(jìn)展。主要是鋸齒狀切削的形成機(jī)理，超高速切削加工鈦合金時(shí)切削的形成機(jī)理，機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性以及切削震顫的避免，多種刀具材料加工不同工件材料時(shí)的刀具前刀面、后刀面和加工表面的

3、溫度以及超高速切削時(shí)切屑、刀具和工件切削熱量的分配，進(jìn)一步證實(shí)了大部分切削熱被切屑所帶走。超高速切削的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：（1）隨著切削速度的提高，單位時(shí)間內(nèi)材料切除率（切削速度、進(jìn)給量和切削是深度的乘積）增加，切削加工時(shí)間減少，大幅度提高加工效率，降低加工成本。（2）在超高速切削加工范圍內(nèi)，隨著切削速度提高，切削力隨之減少，根據(jù)切削速度提高的幅度，切削力平均可減少30%以上有利于對(duì)剛性較差和薄壁零件的切削加工。（3）超高速切削加工時(shí)，切削一很高的速度排出，帶走大量的切削熱，切削速度提高越大，帶走的熱量越

4、多，大致在0%以上，傳給工件的熱量大幅度減少，有利于減少加工零件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形，提高加工精度。（4）從動(dòng)力學(xué)角度，超高速切削加工過程中，切削速度的提高，切削力降低，而切削力正是切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的主要刺激源；轉(zhuǎn)速的提高，使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率，而工作的加工表面粗糙度對(duì)低價(jià)固有頻率最敏感，因此超高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。（5）超高速切削加工可加工硬度HRC（45-65）的淬硬鋼鐵件，如超高速切削加工淬硬后的模具可減少甚至取代放電加工和磨削加工，滿足加工質(zhì)量的要求。3、干

5、切削加工技術(shù)在切削加工中，使用切削液對(duì)于降低切削溫度、斷屑與排屑、改善零件加工質(zhì)量均可起到重要作用，但同時(shí)也存在諸多弊端，例如：切削液系統(tǒng)的購置、使用與維護(hù)需花費(fèi)大量資金，增大加工成本；切削液需定期更換、添加防腐劑等，增加了加工輔助時(shí)間；因切削液加注過程的不連續(xù)性及冷卻程度的不均勻性，使刀具產(chǎn)生不規(guī)則的冷、熱交替變化，容易使刀刃產(chǎn)生裂紋，引起刀具破損，從而降低刀具使用壽命；切削液是機(jī)械加工中的重要污染源，可污染空氣、水源和土壤，需花費(fèi)大量資金進(jìn)行防護(hù)和治理；切削液中的有害物質(zhì)對(duì)工人的健康及安全也具有一

6、定危害。為此，作為一種綠色制造工藝的干切削加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。干式切削由于缺少切削液的潤滑、冷卻、沖洗和排屑斷屑等功能，導(dǎo)致刀具與工件、切屑之間摩擦加劇，切削力增大，切屑變形加劇，切削熱急劇增加，導(dǎo)致切削區(qū)溫度顯著升高，刀具耐用度降低，同時(shí)工件加工質(zhì)量不易保證。為使干切削加工可順利進(jìn)行，達(dá)到甚至超過濕切削時(shí)的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具耐用度，就必須通過分析干切削的各種特定邊界條件和影響干切削的各種因素，尋求相應(yīng)的技術(shù)解決方案及措施來彌補(bǔ)不使用切削液的缺陷。例如：干切削刀具材料必須具有極高的紅硬性和熱韌性、良

7、好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結(jié)性。聚晶金鋼石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)等超硬材料刀具、陶瓷刀具、涂層刀具等均可較好滿足干切削的要求。某些刀具涂層材料具有類似切削液的功能，可隔離切削熱，在較長時(shí)間內(nèi)保持刀尖硬度和鋒利性，使刀具材料不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，應(yīng)針對(duì)不同的工件材料和切削用量設(shè)計(jì)刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)和相應(yīng)的斷屑槽，以滿足干切削的加工要求。干切削對(duì)加工機(jī)床的特殊要求主要為保證快速散熱和快速排屑。目前，干切削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鑄鐵、鋼、鋁、鈦、鎂等及其合金的切削加工。鑄鐵是適合干切削的典型

8、加工材料，采用PCBN刀具干切削鑄鐵的常用切削用量見表3。PCBN刀具干車削灰鑄鐵時(shí)，前角一般選用-5°～-7°，以承受較大的切削力；粗加工用PCBN刀片的刃口強(qiáng)化與主偏角、前角的配合十分重要；粗加工刀片的刃口倒棱幾何尺寸為-20°×0.02mm，精加工刀片的刃口倒棱幾何尺寸為-20°×0.1mm。4、硬切削加工技術(shù)硬切削是指對(duì)高硬度(>54HRC)材料直接進(jìn)行切削加工。硬切削工件材料包括淬硬鋼、冷硬鑄鐵、粉末冶金材料及其它特殊材料。硬切削通?？芍苯幼鳛?/p>