切削范文10篇

切削范文篇1

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。

1.1.2压电式测力仪

压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。

从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3电流式测力仪

直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。

文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。

电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。

1.2数据采集系统

如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。

目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。

1.3数据显示和分析处理

早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。

2切削力测量技术的发展趋势

现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。

针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：

（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；

（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

参考文献

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［2］姜术君.采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.

［3］杨兆建，王勤贤.测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.

［4］周林，殷侠.数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［5］张小牛，侯国平，赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望［J］.测控技术，2000，（9）.

［6］苏建修.高速切削关键技术［J］.机电国际市场，2001，（11）.

切削范文篇2

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。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。此后，高速切削技术的发展经历了以下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)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为在目前机床所能达到的高速范围内，速度越高，刀具的磨损越快。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求，除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的发展情况

金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而，由于天然金刚石价格昂贵，加工焊接非常困难，除少数特殊用途外，很少作为切削工具应用在工业中。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气钎焊金刚石技术，使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简单，因此在超精密镜面切削的高技术应用领域，天然金刚石起到了重要作用。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石，但其氧化温度高达1360℃，且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此，虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备，但仍是适合钢类材料切削，具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能，因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料，也是国内外公认的用于硬态切削，高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差，制约了它的应用推广，而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具，在生产中有美好的应用前景，目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。

涂层刀具。涂层材料的发展，已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层，经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段，现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN，等多元复合薄膜材料，使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中，工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料，横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐剥离磨损，耐氧化和扩散，具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

三、高速切削刀具的具体应用情况

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亲和力，高的热传导系数，良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺，达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。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。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后，硬质相尺寸变小，粘结相更均匀地分布在硬质相的周围，提高了硬质合金的硬度与耐磨性，在硬切削中获得较广泛应用。公务员之家

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性，使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比，CBN刀具拥有更高的断裂韧性，因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度，高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此，具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具，但即使在低温下，其对黑色金属中铁的亲和力也很强，易引起化学反应，因此不能用于钢的硬切削。

一般而言，PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工；而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中，特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工，CBN刀具性能最好，其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。

结论

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，极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合，改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键，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。

参考文献

[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008

[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008

切削范文篇3

1、前言

中国刀协在第一届先进切削技术高层论坛确立了“发展切削技术、建设制造强国”的奋斗目标，并于次年在全国刀协工作会议上提出了“以提高效率为中心、开展中国刀协20工程”的号召。时经三年，我国机械行业在研发和推广应用先进高效刀具，解决加工难题，提高切削效率和降低制造成本等方面取得了非凡的成效。东方汽轮机厂作为我国电力设备龙头企业之一，在产值产能上也有较大的提升。04年产值近30亿，05年产值逾60亿，而今年工厂产值产量又将实现历史性突破。这几年工厂有什么不同呢？——那就是优化生产管理，提升加工能力。

2、应用高效刀具是提高生产效率不可代替的手段

近年东方汽轮机厂为适应高速发展的需要，引进大量先进数控金切设备，包括增建叶片加工中心、建立汽轮机中小件数控设备机群、添置超大规格重型数控设备，在三年左右时间设备总投资逾二十亿。金切设备的更新为先进高效刀具的广泛应用起到了极大的推动作用。

同时，工厂也非常重视先进刀具的应用，特别是在数控加工中提倡采用先进高效刀具提高机床产能。在数控加工的带动下，许多普通机床也大量应用了先进适用的刀具，加工效率也得到了较大提高，比如用普通机床加工汽轮机隔板，在采用了可转位数控刀具后切削效率提高了50%以上，返修率降低1倍。在汽封圈和转子的普通车削加工中90%采用了可转位刀具（包括自主开发的高效专用刀具），加工效率和质量都有较大程度的提高。在螺纹攻丝中推广应用一锥成高效丝锥，螺孔加工效率提高4倍以上，刀具费用降低70%。目前先进高效刀具已在工厂汽轮机零件金属切削加工中广泛应用，小到一个螺栓，大到加工汽轮机转子、汽缸，这些先进适用的刀具在生产中发挥了重要作用。在关键数控设备、关键工序加工中以进口刀具为主，在普通加工工序及一般数控设备优先选用国产数控刀具。数控刀具占总费用的比例由2003年的1.2%提高到05年的2%。而05年在职工人数略有下降的情况下，生产总值比03年提高了一倍。实践告诉我们，仅仅依靠先进设备提高金切效率是不够的，一定要加大高效刀具的应用。

3、开展系统性工作，提高刀具应用水平

有了先进高效刀具在手，并不意味着提高产品的加工效率就得到了保障。刀具应用合理性由机床、工件和人等因素决定。作为一个系统工程，要正确认识刀具、机床、工件、人四个因素的相互关系，最大限度提高加工效率和质量，降低生产成本。

目前刀具产品跨入一个高速发展时期，许多知名刀具品牌仅隔两年左右就推出升级换代的产品，为刀具用户提供了丰富的市场资源。新的刀具产品如何有效地适应各种复杂切削加工状态的需要，不仅是对刀具厂商产品性能的又一次提升，也是刀具用户企业降本增效十分重要的环节。开展刀具创新和应用的系统性研究，最大限度发挥刀具切削性能对供求双方都有着重要的意义。

工厂在全面推进数控刀具应用之初就充分认识到，刀具配置及选用的合理与否将直接影响产品的加工效率和质量，并在全厂上下达成了共识。工厂为此建立相关制度对新刀具进行规范性切削试验，为刀具的合理应用储备技术参数。充分发挥先进高效刀具的作用，需从刀具的选择配置到现场使用的全过程给予高度重视，并组织专业人员进行系统性研究。

3.1加强刀具系统研究，合理配置先进刀具

高性能数控机床是现代制造业不可缺少的硬件设施，不过“好马配好鞍”是经久不变的真理。一台汽轮机包括十余万个零件的不同加工要求，在刀具配置方面要分析零件结构特点和各车间加工模式，既要满足各车间的生产要求又要考虑全厂内的互补性和统一性，在满足切削效率和产品质量的前提下，降低刀具费用，提高刀具系统的性价比。

在设计刀具配置方案时，要深入研究加工产品工艺性、机床-工件工艺系统条件以及当前生产中刀具应用情况。

第一，分析机床结构、功能技术条件，合理匹配机床刀具系统。

仔细分析了机床结构技术参数和生产中刀具应用情况，合理配置刀具系统。用最少的费用达到刀具与机床的最佳匹配。

第二，明确机床加工对象及要求。

机床生产任务是配刀工作的前提，在满足生产要求的条件下达到最经济的刀具配置。

如果机床加工产品是单一的或批量性生产模式，要强调刀具的专用性，例如可配置组合刀具，以提高刀具的切削效率；如果机床生产任务复杂，产品变化大，须强调刀具的多功能性，例如可配置多功能刀具或模块化刀具系统，尽量减少停机时间，提高机床机动性。

第三，研究工件材料和工艺特点

按最新切削材料分组标准，工件材料被分为P、M、K、H、S、N六类，不同分类材料需用相应的切削刀具牌号，汽轮机零件材料类型复杂，对刀具材料牌号的选择有更多的要求，工厂对此进行了长期的切削研究，本文不作专门阐述。

另外工件的结构刚性、被加工面的间断性及不对称性、复杂箱体类工件被加工面的位置结构等特点对刀具选配也有相应要求。在选择标准产品不能满足加工要求时，或者标准产品配置较复杂时可适当设计专用刀具。

第四、科学利用现有资源，重视刀具配置的系统性

刀具配置不是一个孤立的技术工作，应充分考虑刀具应用现状，以提高刀具系统的通用性，降低刀具配置费用，便于刀具管理。如果重新配置一套新的刀具系统，可能会增加大量的刀具费用。请看下面例子，工厂在为11台新引进的大型数控镗铣床配刀时，预算刀具费用约3000余万。后来经充分分析现有刀具资源，并考虑刀具系统的通用性，总的刀具配置仅1000多万。节约刀具配置费用60%。

第五、优先选用国产品牌，共助民族工业腾飞

随着我国机械制造业的腾飞，国内工具厂的产品水平也有了较大的提升，株硬、成量集团等一些国内知名工具制造企业在引进先进设备和工艺技术的基础上，加大了产品研发力度，近几年生产出了许多具有国际水平的刀具产品，我厂在普通车削和铣削加工中国产刀具的应用呈上升趋势。05年工厂国产工具约2000万，是上年度的两倍多。

3.2重视现场服务，促进刀具的合理使用

产品生产是一个动态过程，切削刀具现场应用情况复杂，刀具应用的合理性与工件材料情况、工件结构状态、机床条件、加工质量要求、生产进度要求、职工技术素质等许多因素有关密切关系，在加工中要不断调整刀具使用参数或更换刀具才能达到理想效果。因此，从技术准备、新刀具切削试验、刀具配置、刀具采购、刀具预调与管理、刀具应用的整个过程，须对每个环节的信息作出正确的反馈及处理。这是刀具推广工作中不可忽视的工作内容之一。特别是刀具的现场应用情况，相关人员都要及时地准确掌握。对刀具使用方法的问题给予及时纠正，对刀具选择上的问题给予及时更换。比如，车间在加工一个高温合金件时，操作工仍按常规材料的方法切削，结果一个班消耗了40片刀片，而仅加工出几个工件，车间向技术部门反映刀具选择存在问题，要求更换刀具，但刀具工程师到现场了解到实际情况后，对其加工方法进行纠正，结果一个班就完成了几十件加工任务，刀片消耗仅10片。类似刀具应用方面的问题在生产中随时都可能发生，工艺技术人员、刀具工程师、作为主力军，随时都要在生产现场进行指导和服务。

3.3加强刀具应用技术的针对性岗位培训

知识爆炸时代，产品技术更新周期越来越短，以刀具产品为例，从硬质合金刀具产生到可转位刀具产品问世，经历了二十余年时间，到二十一世纪，几乎每过两、三年就会有全新刀具产品问世。作为刀具用户企业，需要及时掌握最新的刀具产品信息和最新的切削加工理念。这些工作不仅仅是工艺技术人员或刀具工程师的事，相关管理人员，技术主管、机床操作工，甚至相关行政领导也需要一定程度上的学习，了解先进刀具对提高生产效率、降低生产成本的作用。刀具应用技术的培训教育应是一项长抓不懈的工作，“请进来、派出去、开展专项技术培训”是提高企业刀具应用技术水平不可缺少的方针。

为了提高工厂各方面对先进高效工具的认识，工厂每年都会有计划地组织20次以上的各种形式的工具技术讲座与培训，培训方式包括：

第一、定期组织的切削工具和手动工具应用技术培训；

第二、难加工材料及特种加工工艺等专项加工技术培训；

第三、数控编程与刀具应用技术培训；

第四、针对各工种机床操作人员组织专项刀具应用培训；

第五、针对加工中的技术质量问题组织相关人员进行交流；

第六、先进工具现场演示与应用技术交流；

第七、切削加工技能比赛。

4、做好前期刀具技术工作，提高新产品开发效率

4.1加强刀具应用技术研究，优化产品加工切削参数

技术创新是“科学发展观”的重要内容之一。在工厂“四电并举”（火电、气电、核电、风电）的创新战略实施过程中，新材料、新结构对我们的加工水平提出新的考验。新的加工难题解决的好坏将直接影响新产品的研发周期和产品制造质量。加工工艺上的问题必须在生产之前给予解决。比如，工厂在短短的五年时间，因新产品的开发工作，新增加了十余种加工难度较高的金属材料和许多特殊的工件结构，用现有的刀具和加工工艺方法是难以完成的。据统计，高温合金、高强度不锈钢等新的难加工材料牌号近二十种，工厂为此组织了大量的人力进行了前期专项技术攻关工作。

4.1.1数控化改造和新的高效刀具应用，打破了传统的切削加工方式，在新的加工条件下，需根据机床、刀具、材料的变化进行切削研究，优化切削参数。在汽轮机叶片加工中心投入使用初期加工某叶片需要20小时以上，经过改进数控程序和优化刀具切削参数，在机床、刀具、工件不变的条件下，该叶片加工时间缩短到10小时以内。

4.1.2根据工厂新产品研发战略，展开对难加工材料或其它新材料切削性能的研究。针对大功率、高参数汽轮机、燃机的研发规划，组织材料及工艺研究部门，对高温合金、高强度不锈钢等材料进行切削性能试验研究，在新产品投产之前基本掌握切削加工性能，推动新产品生产的顺利进行。

4.1.3加强切削加工的冷却与润滑技术研究，工厂设有专职岗位，研究切削液应用技术，近期工厂又投资研究低温风冷切削技术，经初步试验，已取得不错的效果。

4.1.4积极开展刀具国产化工作，推动民族刀具工业的发展。根据产品特点联合国内刀具企业开发先进刀具。如在转子复杂型面的加工中与国内企业合作开发了一系列切槽刀具，还自行研发了高精度枞树型铣刀，为工厂节约大量刀具费用。

工厂正在论证建立新的工艺切削试验研究室，对切削技术开展专门研究。通过前期技术研究，基本掌握产品材料和结构的加工性能，优化切削参数，获取第一手资料，用以指导新产品、新材料的切削加工。

4.2新刀具应用试验

高的生产效率是建立在技术不断推陈出新的基础上的。制造企业要加强对新的刀具产品的关注，并对其进行切削试验和生产应用试验，结合自身的产品特点在生产过程中切实有效地推广新型高效的切削刀具。这是推进工厂切削水平和刀具管理的一个重要环节。

在一个车间使用效果好的刀具及使用方法，也要向其它车间推广应用，逐渐淘汰不适应的切削刀具。

5、建立健全新技术推广体系，促进切削技术水平持续提高

5.1建立推广工作体系，保障新技术推广工作顺利开展

5.1.1工厂领导高度重视，将其作为工厂日常技术工作。总工程师高度关注先进高效工具的使用情况，对高效工具推广年度工作总结进行审阅，对所取得的推广成果给予肯定。

5.1.2副总工程师、总工艺师直接主抓技术推广工作，安排具体推广任务，检查技术推广日常工作情况。生产分厂与工艺技术处室有兼职新技术推广人员，分管领导抓本部门的技术推广工作。

5.1.3制造技术处下设技术推广职能组，专职负责全厂范围组织、实施、协调并落实各项推广工作。专职技术推广员由副主任工程师、高级工程师、工程师各一名组成，均为从事刀具技术工作多年的技术人员，技术力量较强，经验丰富。

5.1.4以技术推广组为归口部门，建立工厂技术推广网，均由各生产技术部门的技术人员组成。推广网成员作为工厂新技术推广工作骨干，在全厂范围开展以高效切削技术为主的新技术推广应用工作。

5.1.5从资金上给予支持，保证新技术推广工作的顺利开展。包括设立专项资金保证推广工作所需费用；建立新产品试制费，针对工艺改进与研究工作采购小批高效工具，为生产作好技术储备。

5.1.6技术推广工作采取项目管理制度专人负责组织实施。推广项目的提出包括：产品研发有关的新工艺；技术准备、工艺改进项目；生产现场临时提出的问题；进口刀具国产化。

5.1.7技术推广工作与工厂合建成果、工艺试验成果、科协金桥工程、科研成果等厂内成果评定相结合给予奖励。对较重大的刀具技术成果奖励金额高达万元以上。

5.2调查研究，收集刀具应用信息，提高工厂刀具应用总体水平

刀具应用是一项实践性很强的技术，工厂要组织相关人员深入生产准确了解刀具应用实际情况，同时也要收集厂外有关刀具产品及其相关信息，为切削加工中类似加工问题的有效解决提供快捷措施。

组织刀具专业技术人才，对新的刀具产品进行应用试验，掌握刀具市场新产品信息，有针对地推广先进适用刀具。

对生产中的先进刀具或其它新技术应用成果进行汇总，总结经验促进刀具应用水平的提高。

组织专业刀具技术员深入现场，指导操作工正确应用数控刀具，对生产中出现的切削技术难题及时给予解决办法。

5.3跟踪服务，推广先进刀具和应用经验

刀具应用水平与各车间生产条件和职工技能有一定关系，各车间在刀具应用方面也会有一定的差异和各自的侧重点，要作到工厂总体水平的提高，需在调查研究基础上加强刀具服务，一是根据车间特点和加工难题推广先进适用的刀具，二是将某车间成功的应用经验推广到其它车间，促进各车间刀具应用技术协调发展、共同进步。

6、更新刀具的应用理念，促进工厂快速发展

刀具费用仅占企业生产成本的1—5%，按3%的刀具费用计算，刀具费用下降30%也仅降低总生产成本的0.1%，不过刀具费用下降将牺牲产品加工效率。根据对工厂近两年刀具应用情况的统计分析，在生产成本中增加1%的刀具费用，可提高生产效率20%以上，而机床运行成本等生产成本可降低15%。因此刀具费用的适当增加，不仅不会增加工厂的综合成本，反而会大大增加生产效率和工厂的总体赢利能力。这些数据充分证明了先进切削刀具对提高生产能力的重要作用。我国机加工行业的刀具费用一般在总成本的1%左右，与国外相比切削水平还处在较低的层次。刀具推广还有较大的提高空间。

综上所述，应用先进高效刀具提高生产效率降低生产成本是企业上下都应引起重视的理念。我们的体会是：

6.1切削技术进步依赖于先进刀具和机床这两个轮子。在提高职工技术素质前提下，使两者达到最佳匹配，制造企业才能从切削技术的进步获得最大经济效益；

6.2跟踪刀具新产品发展的方向，尽可能采用新的刀具产品，达到不断提高产品生产效率的目的。

切削范文篇4

当切削速度超过被切削材料临界切削速度时，切削温度下降，切削抗力减小，刀具使用寿命延长。目前，主轴转速高达60000r/min，进给速度高达90m/min，加速度达到1.7g的高速切削机床已商品化。并在航天、模具、汽车等行业的实际应用中，产生了巨大的技术经济效益。高速切削加工不但要求切削主轴的高转速，而且要求轴向进给的高速度和高加速度、先进的切削刀具等相关的关键技术。高速切削应该是可靠的高速切削。通常将切削速度和进给速度达到常规机床5～10倍的切削加工称之为高速切削。然而，根据Salomon的高速切削理论，高速切削应为切削温度不再随切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高进给速度与加速度为主要特征的切削加工。因此，对于不同的材料，高速切削的速度范围是不同的。目前，常用材料的高速切削范围：铝合金为1000～7000m/min，碳钢为500～2000m/min，钛合金为i00～1000m/min。

2机床选择

现阶段，为了实现高速切削加工，一般采用高柔性的高速数控机床、加工中心，也有采用专用的高速铣、钻床。这些设备的共同之处是：必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。高速切削与传统切削最大的区别是，“机床—刀具—工件”系统的动态特性对切削性能有更强的影响力。在该系统中，机床主轴的刚度、刀柄形式、刀长设定、主轴拉刀力、刀具扭力设定等，都是影响高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即单位时间内材料被切除的体积，通常受限于“机床—刀具—工件”工艺系统是否出现“颤振”。因此，为了满足高速切削加工的需求，首先要提高机床动静刚度尤其是主轴的刚度特性。现阶段高速切削之所以能够成功，一个很关键的因素在于对系统动态特性问题的掌握和处理能力。为了更好地描述机床主轴的刚度特性，工程上提出新的无量纲参数一DN值，用以评价机床的主轴结构对高速切削加工的适应性。所谓DN值即“主轴直径与每分钟转速之积”。新近开发的加工中心主轴DN值大都已超过100万。为了减轻轴承的重量，还采用了比钢制品要轻得多的陶瓷球轴承；轴承润滑方式大都采用油气混合润滑方式。在高速切削加工领域，目前已开发空气轴承和磁轴承以及由磁轴承和空气轴承合并构成的磁气／空气混合主轴。在机床进给机构方面，高速切削加工所用的进给驱动机构通常都为大导程、多头高速滚珠丝杠，滚珠采用小直径氮化硅陶瓷球，以减少其离心力和陀螺力矩；采用空心强冷技术来减少高速滚珠丝杠运转时由于摩擦产生温升而造成的丝杠热变形。近几年来，用直线电机驱动的高速进给系统问世，这种进给方式取消了从电动机到工作台溜板之间的一切中间机械传动环节，实现了机床进给系统的零传动。由于直线电机没有任何旋转元件，不受离心力的作用，可以大大提高进给速度。直线电机的另一大优点是行程不受限制。直线电机的次极是一段一段连续铺在机床的床身上。次极铺到哪里，初极工作台就可运动到哪里，而且对整个进给系统的刚度没有任何影响。采用高速丝杠或直线电机，能够大大提高机床进给系统的快速响应。直线电机最高加速度可达2～10G，最大进给速度可达60～200m/min或更高。此外，机床的运动性能也将直接影响加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大进给的加工方法。要求机床在大进给速度条件下，应具有高精度定位功能和高精度插补功能，特别是圆弧高精度插补。圆弧加工是采用立铣刀或螺纹刀具加工零部件或模具时，必不可少的加工方法。

3刀具选择

3.1刀具材料的发展高速切削技术发展的历史，也就是刀具材料不断进步的历史。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN)。端面铣削使用CBN刀具时，其切削速度可高达5000m/min，主要用于灰口铸铁的切削加工。聚晶金刚石(PCD)刀具被称之为2l世纪的刀具，它特别适用于切削含有SiO2的铝合金材料，而这种金属材料重量轻、强度高，广泛地应用于汽车、摩托车发动机、电子装置的壳体、底座等方面。目前，用聚晶金刚石刀具端面铣削铝合金时，5000m/min的切削速度已达到实用化水平，此外陶瓷刀具也适用于灰口铸铁的高速切削加工；

3.2涂层刀具CBN和金刚石刀具尽管具有很好的高速切削性能，但成本相对较高。采用涂层技术能够使切削刀具既价格低廉，又具有优异性能，可有效降低加工成本。现在高速加工用的立铣刀，大都采用TiAIN系的复合多层涂镀技术进行处理，如目前在对铝合金或有色金属材料进行干式切削时，DLC(DiamondLikeCarbon)涂层刀具就受到极大的关注，预计其市场前景十分可观；

3.3刀具夹持系统刀具的夹持系统是支撑高速切削的重要技术，目前使用最为广泛的是两面夹紧式工具系统。已作为商品正式投放市场的两面夹紧式工具系统主要有：HSK、KM、Bigplus、NC5、AHO等系统。在高速切削的情况下，刀具与夹具回转平衡性能的优劣，不仅影响加工精度和刀具寿命，而且也会影响机床的使用寿命。因此，在选择工具系统时，应尽量选用平衡性能良好的产品。

高速加工的切削速度为常规切速的10倍左右。为了使刀具每齿进给量基本保持不变，以保证零件的加工精度、表面质量和刀具的耐用度，则进给量也必须相应提高10倍左右，达到60m/min以上，有的甚至高达120m/min。因此，高速切削加工通常是采用高转速、大进给和小切深的切削工艺参数。由于高速切削的切削余量往往很小，所形成的切屑很薄很轻，把切削时产生的热量很快带走；若采用全新耐热性更好的刀具材料和涂层，采用干切削工艺也是高速切削加工的理想工艺方案。

切削范文篇5

关键词：机械加工；切削液；使用

切削液是指在金属切削加工过程中用于润滑和冷却加工工具和加工部件的一种混合润滑剂，通常也可称为金属加工液（油）。此外，生产实践中，按照使用场合的不同，切削液有不同的习惯性称呼。例如：应用于切削加工的切削液和应用于磨削加工的磨削液；应用于珩磨加工的珩磨油；应用于滚齿、插齿加工的冷却油等等。切削液的作用主要包括：1）冷却。它可以降低切削温度，提高刀具耐用度和减小工件热变形，保证加工质量。一般的情况下，可降低切削温度50～150℃。2）润滑。可以减小切屑与前刀面，工件与刀具后刀面的摩擦，以降低切削力，切削热和限制积屑瘤和鳞刺的产生。3）清洗。可以将粘附在工件，刀具和机床上的切屑粉末，在一定压力的切削液作用下冲洗干净。4）防锈。防止机床、工件、刀具受周围介质(水分、空气、手汗)的腐蚀。

1切削液的应用

1）切削液常见品牌主要有阔福润、英飞特、壳牌、美孚、BFO/宝菲莱、索迪斯、隆昇航铂伟业、嘉实多、紫润、方川、韵涛、环力、洛生、Skaln、Feintool、泽佳兴、劲美、ybs等。2）在选用切削液时主要依据是：①根据工件材料的性质选用切削液。切削液应保证工件工序间的防锈作用，不锈蚀工件。加工铜合金时，不应选用含硫的切削液。加工铝合金时应选用pH值为中性的切削液[1]。切削镁合金时，不能用水溶液，以免燃烧。②用户在选用切削液时，可根据本厂特定的加工情况，先初选认为综合性能较好的2～3种切削液，经工厂试用后，确定出性能满足本厂加工工艺要求，价格适宜的切削液。3）建议换液周期：①夏季高温和梅雨季节，建议一个半月换液一次，尤其是乳化油，容易发臭。②冬季的换液周期可达三个月以上。③其它季节两个月更换一次。

2切削液的日常维护

1）更换机床切削液时，一定要将原切削液倾倒干净，并进行彻底的清洗；否则已变质的原残留切削液将有可能导致刚更换切削液的迅速变质[2]。2）生产过程中添加切削液时，一定要按说明书上使用比例添加，切忌只加水不加切削液，否则将有可能导致产品生锈，为使切削液充分发挥效能，减少沉淀物的产生，故配制工作时应用干净的自来水而不要用硬度超过300ppm的井水，可在水中加入0.1-0.3%三聚磷酸钠或二乙胺四酸钠，但不宜过多，否则将导致细菌霉菌的繁殖增大[3]。3）切削液原液兑水加入机床后，切忌长期静置不用，机床不生产时，最好每天开泵将切削液循环三十分钟。4）现场有专职人员对切削液进行管理维护，定期检测，检测项目包括：浓度（折光）、PH值（8.5～9.2）、外观（变色、破乳）、气味、浮油、泡沫等情况[4]。一旦其主要性能不能满足使用要求，就必须更换新液。5）保持规定浓度，切削液消耗后，及时补充新液。6）保持清洁，防止异物和灰尘进入。7）及时清除浮油和切屑。

3切削液的存放与管理

3.1原液存放

1）包装：①大罐包装，1000升容量塑料大桶（较少厂家提供此规格的包装）；②大桶包装，最常见为200升规格的铁桶；部分厂家提供208升或209升规格；③小桶包装，最常见为18升或20升规格的塑料桶；部分厂家提供25升规格。2）存放：应避光、避热、避潮室内存放；理想存放温度为4-30摄氏度；其具体上限和下限需参照每家公司自己的产品存放说明。最好的放置方式是侧放，桶盖在上侧。如果不得以必须室外临时放置，务必在桶上遮盖防雨布。切削液均有存放期限的限制：一般而言水溶性产品从生产日起的有效存放期为1-3年（视品种和厂家而不同），纯油性产品从生产日起的有效存放期为2-5年（视品种和厂家而不同）[5]。超过存放期的产品需进行质量检测确认状态正常后才能使用。因此存放和使用应遵循“先进先出”的原则。此外，存放的油品需保持桶身清洁，标识清晰。

3.2管理

设置三级管理：1）现场日检。设置专人负责机器的切削液管理，检测内容有气味（与新油味道对比）、外观（与新油颜色对比，是否有气泡、是否混入其他油）、浓度（折射仪测量）、PH值（试纸检测）、原液补充情况、水补充情况、液压油补充情况。2）车间周检，每周一次。检查切削液的浓度、PH值和外观、气味。3）化验室双周检。每双周检查一次样品，检查项目包括气味、外观、浓度、PH值、总硬度、防锈性等。4）检测人员应该涂好保护油、穿好工作装、带手套、避免切削液与皮肤直接接触。

4切削液废液处理

在加工过程中，废切削液属于危废，尤其其中包含的金属废渣如果随意排放则会污染环境：1）水基切削液废液处理：水基切削液中含用各种表面活性剂和/或矿物油，油分难于分离，废液中还混入了大量的漏油、切屑、磨粒粉末等，处理起来比较难，因此水基切削液废液统一送往污水处理站进行处理。2）油基切削液废液处理：油基切削液的废液属可再生利用资源，产生的废液应进行集中收集管理，再依《废弃物管理规定》进行处理，有具有资质的企业专门负责。

作者:王海龙 单位:中铁工程装备集团有限公司

参考文献：

[1]陈军，杨丹.金属切削液对铝合金摩擦和缓蚀性能的影响[J].特种铸造及有色合金，2015，35(8)：802-805.

[2]张自卫.金属切削液(二)[J].磨床与磨削，1995(1)：19-24.

[3]叶毅.金属切削液的合理使用[J].世界制造技术与装备市场，2010(3)：85-89.

切削范文篇6

[论文摘要]本文通过对高速切削加工技术的优越性和巨大经济效益的分析，全面论述了高速切削对机床设备及刀具系统的具体要求，阐述了高效率、高精度、高柔性和绿色化的高速切削加工技术是机械加工领域的发展趋势。

1高速切削的概念

当切削速度超过被切削材料临界切削速度时，切削温度下降，切削抗力减小，刀具使用寿命延长。目前，主轴转速高达60000r/min，进给速度高达90m/min，加速度达到1.7g的高速切削机床已商品化。并在航天、模具、汽车等行业的实际应用中，产生了巨大的技术经济效益。高速切削加工不但要求切削主轴的高转速，而且要求轴向进给的高速度和高加速度、先进的切削刀具等相关的关键技术。高速切削应该是可靠的高速切削。通常将切削速度和进给速度达到常规机床5～10倍的切削加工称之为高速切削。然而，根据Salomon的高速切削理论，高速切削应为切削温度不再随切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高进给速度与加速度为主要特征的切削加工。因此，对于不同的材料，高速切削的速度范围是不同的。目前，常用材料的高速切削范围：铝合金为1000～7000m/min，碳钢为500～2000m/min，钛合金为i00～1000m/min。

2机床选择

现阶段，为了实现高速切削加工，一般采用高柔性的高速数控机床、加工中心，也有采用专用的高速铣、钻床。这些设备的共同之处是：必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。高速切削与传统切削最大的区别是，“机床—刀具—工件”系统的动态特性对切削性能有更强的影响力。在该系统中，机床主轴的刚度、刀柄形式、刀长设定、主轴拉刀力、刀具扭力设定等，都是影响高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即单位时间内材料被切除的体积，通常受限于“机床—刀具—工件”工艺系统是否出现“颤振”。因此，为了满足高速切削加工的需求，首先要提高机床动静刚度尤其是主轴的刚度特性。现阶段高速切削之所以能够成功，一个很关键的因素在于对系统动态特性问题的掌握和处理能力。为了更好地描述机床主轴的刚度特性，工程上提出新的无量纲参数一DN值，用以评价机床的主轴结构对高速切削加工的适应性。所谓DN值即“主轴直径与每分钟转速之积”。新近开发的加工中心主轴DN值大都已超过100万。为了减轻轴承的重量，还采用了比钢制品要轻得多的陶瓷球轴承；轴承润滑方式大都采用油气混合润滑方式。在高速切削加工领域，目前已开发空气轴承和磁轴承以及由磁轴承和空气轴承合并构成的磁气／空气混合主轴。在机床进给机构方面，高速切削加工所用的进给驱动机构通常都为大导程、多头高速滚珠丝杠，滚珠采用小直径氮化硅陶瓷球，以减少其离心力和陀螺力矩；采用空心强冷技术来减少高速滚珠丝杠运转时由于摩擦产生温升而造成的丝杠热变形。近几年来，用直线电机驱动的高速进给系统问世，这种进给方式取消了从电动机到工作台溜板之间的一切中间机械传动环节，实现了机床进给系统的零传动。由于直线电机没有任何旋转元件，不受离心力的作用，可以大大提高进给速度。直线电机的另一大优点是行程不受限制。直线电机的次极是一段一段连续铺在机床的床身上。次极铺到哪里，初极工作台就可运动到哪里，而且对整个进给系统的刚度没有任何影响。采用高速丝杠或直线电机，能够大大提高机床进给系统的快速响应。直线电机最高加速度可达2～10G，最大进给速度可达60～200m/min或更高。此外，机床的运动性能也将直接影响加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大进给的加工方法。要求机床在大进给速度条件下，应具有高精度定位功能和高精度插补功能，特别是圆弧高精度插补。圆弧加工是采用立铣刀或螺纹刀具加工零部件或模具时，必不可少的加工方法。

3刀具选择

3.1刀具材料的发展高速切削技术发展的历史，也就是刀具材料不断进步的历史。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN)。端面铣削使用CBN刀具时，其切削速度可高达5000m/min，主要用于灰口铸铁的切削加工。聚晶金刚石(PCD)刀具被称之为2l世纪的刀具，它特别适用于切削含有SiO2的铝合金材料，而这种金属材料重量轻、强度高，广泛地应用于汽车、摩托车发动机、电子装置的壳体、底座等方面。目前，用聚晶金刚石刀具端面铣削铝合金时，5000m/min的切削速度已达到实用化水平，此外陶瓷刀具也适用于灰口铸铁的高速切削加工；

3.2涂层刀具CBN和金刚石刀具尽管具有很好的高速切削性能，但成本相对较高。采用涂层技术能够使切削刀具既价格低廉，又具有优异性能，可有效降低加工成本。现在高速加工用的立铣刀，大都采用TiAIN系的复合多层涂镀技术进行处理，如目前在对铝合金或有色金属材料进行干式切削时，DLC(DiamondLikeCarbon)涂层刀具就受到极大的关注，预计其市场前景十分可观；

切削范文篇7

1加热切削技术及现状

加热切削技术的出现及发展

加热切削加工方法巧妙地利用了高能热源的热效应，对被切削材料进行加热，使材料切削部位受热软化，硬度、强度下降，易产生塑性变形(图1)。由于加热温升后工件材料的剪切强度下降，使切削力和功率消耗降低，振动减轻，因而可以提高金属切除率，改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度与工件温度存在一定的关系(通常，当工件温度在810℃左右时刀具的耐用度最大)，所以还可延长刀具寿命。

早在1890年就出现了对材料进行通电的加热切削，并获美国和德国专利。20世纪40年代，加热切削在美、德开始进入工业应用实践，证明高温能使“不可能”加工的金属提高加工性能，并取得经济效益。但这个时期加热切削尚处于发展的初步阶段，加工质量难以保证，基本上没有应用到生产实际中。60年代以后，利用刀具与工件构成回路通以低压大电流，实现了导电加热切削，使切削能顺利进行。70年代初，出现了一种有效的等离子弧加热切削，最初由英国研制成功。80年代以后，开发了激光加热切削，由于激光束能快速局部加热，较好地满足了加热切削的要求，因而提高了加热切削技术的实用价值。

一般热源

加热切削所用热源，如通电加热、焊矩加热、整体加热、火焰和感应局部加热及导电加热，通称为一般热源。这些热源都能对被加工材料加热，对加热切削技术的出现和发展起了重要作用，但它们存在加热区过大、热效率低、温控困难、加工质量难以保证等问题，使切削不理想，难以甚至未能应用到生产实际中去。

等离子弧及激光热源

等离子弧加热切削，用等离子弧喷枪中的钨作阴极，工件材料作阳极，通电后形成高温的等离子弧，其特点是加热温度高，能量集中，可对难加工材料进行高效切削。研究表明，在加热切削冷硬铸铁和高锰钢等难加工材料时，切削速度高达100～150m/min，刀具耐用度可提高1～4倍。这种方法存在的问题是加热点必须与刀具有一定距离，加热效果难控制；加工条件恶劣，需要防护装置。

激光加热切削以激光束为热源，对工件进行局部加热，其优点是热量集中，升温迅速；热量由表及里逐渐渗透，刀具与工件交界面的热量较低；激光束可照射到工件的任何加工部位并形成聚焦点，便于实现可控局部加热。研究结果表明，激光加热切削可使切削力下降25%左右，还能有效改善工件的表面粗糙度。存在的主要问题是大功率激光器价格昂贵，能量转换效率低，金属材料对激光吸收能力差，吸收率一般只有15%～20%左右，经磷酸处理后，吸收能力可提高到80%～90%，但经济可行性差，这是这种加热方法难以推广应用的原因之一。

以上两种热源的出现，大大推动了加热切削技术的发展，国内外已进行了大量卓有成效的研究工作。但要顺利地用于生产，达到预期的切削效果，还有一些问题需要解决，尤其是切削机理还需进一步探索和研究，如加工过程中还存在由于一定的热扩散而影响加工质量，功率消耗多，温度控制困难，热源装置不理想，价格昂贵等问题，所以生产上实用进程不快。加热切削技术的关键在于加热，目前，一般的目标是加热到难加工材料熔化前处于软化的温度，但这一温度是否合适，怎样达到和控制这个温度，还需进一步探索、分析和研究。

2加热切削的研究及关键技术

研究目标和意义

研究课题以难加工材料组织相变理论、金属切削原理和热学传导为基础，以难加工材料难切削的机理为出发点，着重分析和寻找温度、材料组织形态的变化以及与切削力之间的关系，摸索切削规律，确定改善材料可切削性的对策，进而从根本上解决难加工材料的切削问题。

研究工作的前提条件之一是，目前已有了激光和等离子弧这类热梯度很陡的热源，加热温度能在几毫秒内达到需要值，容易控制、调节温度的高低。前提条件之二是，相当部分材料组织具有相变时的超塑特征，在这种状态下，材料组织分子的结合力最低，而此状态的温度又大大低于材料熔化前软化的温度，所以有可能摆脱难加工材料切削加工目前所处的困境。因为，如果难加工材料实现加热切削必须达到材料软化温度的话，实践已证明很难取得预期的切削效果。

研究的意义在于提出的基于改变组织形态的切削方法，是将材料科学的固态相变理论扩展用于切削加工领域。这种深入的机理探讨和研究，是金属切削原理的创新，也是制造技术发展方向上的新思路。另外，如果能使难加工材料的加热切削技术朝着比目前的切削温度更低、加工精度更高、加工速度更快的方向发展，无疑能推进加热切削的实用进程。

关键技术

材料的相变超塑性能力及变化规律。

金属材料超塑性状态的特点，是在一定条件下呈粘性或半粘性，没有或只有很小的应变硬化现象，流动性和填充性很好，超塑变形为宏观均匀变形，变形后表面光滑，没有起皱、凹陷、微裂及滑移痕迹等。金属材料在超塑状态进行切削是否也呈现上述现象，或者是否还有其他特殊现象是需要搞清楚的。材料在超塑状态下切削时的超塑性能力及其变化规律是需要研究的关键技术之一，这对提高难加工材料的切削效果有着重要意义。

一般钢铁材料都有相变超塑性(图2)，它是在相变发生和进行时产生的，依存于加热)冷却速度。黑色金属超塑性变形有一定的温度区，这个温度区比较狭窄，可以有1个，也可以有2个以上。如30CrMnSiA只在处于770℃才出现较好的超塑性，此时a与b两相的体积比率接近于1，最大应力降到30MPa，温度区窄；在700℃左右的一个范围内，超过临界温度就没有超塑性了。在超塑区域内，温度值应该稳定，不应起伏波动，恒温持续时间也不应过长，否则超塑现象会消失。钢从奥氏体区域以大于临界冷却速度进行淬火，可得到马氏体。由于加工应变诱发和进行马氏体相变，产生相变超塑性。马氏体转化与温度有关，并有一定限度。超塑性是在某一适当的温度范围才出现的状态，若想有效利用超塑性，必须在0.5T熔以上到相变温度以下的温度范围内进行加工。

加热温度的影响因素及控制方法。金属材料的相变超塑性对温度有苛刻的要求，在温度循环中的应变、应变速度、作用应力及加热速度等都会对温度产生影响，这是研究的关键技术之二。激光辐射材料时，其光能被材料吸收，并转换为热能。激光加热的热传导是一个非常复杂的过程，激光以很高的速度穿透表面进入材料深处，其初始速度可达5～20cm/s。热量在材料中传导扩散，造成一定的温度场。用数学方法分析计算热传导，对把握激光加热效果有重要意义。可以利用激光辐射形成的线状热源的变长度和变热源的性质，用数学分析方法来研究，寻找热源的温度场。根据上述理论建立的传热数学模型与激光加热切削过程进行仿真，对各主要参数作出精确的预测，加热切削的研究是非常重要的，也是取得良好效果的有力保证。

等离子弧加热切削淬火钢的试验表明，如果等离子枪安置在切削刀具前适当的位置，其倾斜角度、离加工面的距离及距切削刀尖的弧长等均可调节，并与适当的电压、电流、压缩气体压力和流量相配合，这样来控制加热温度，实现超塑组织状态下的切削，可以获得好的加工质量。

采用上述两种热源加热，使金属(尤其是Fe-C合金系)中亚共析钢容易实现超塑性，低碳钢等材料较易处于相变超塑状态，可以达到加热作用时间短、热源对材料作用区域小的目的，其面积、形状、大小都可调节，为金属超塑组织形态应用于切削加工创造了条件。

应用前景

使金属处于一定组织形态的加热切削有着广阔的应用前景：(1)实现难加工材料的切削加工，并提高切削质量，这是主要的应用领域；(2)对于低碳钢、纯金属等材料的切削，可以改善加工表面粗糙度；(3)对于常用金属材料，如45钢的切削，因为切削力降低，可节省能源消耗；(4)可有效解决机修工业中高硬度堆焊层的难切削问题；(5)在航宇工业等尖端科学的制造技术研究工作中有独特的作用。

切削范文篇8

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。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。此后，高速切削技术的发展经历了以下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)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为在目前机床所能达到的高速范围内，速度越高，刀具的磨损越快。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求，除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的发展情况

金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而，由于天然金刚石价格昂贵，加工焊接非常困难，除少数特殊用途外，很少作为切削工具应用在工业中。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气钎焊金刚石技术，使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简单，因此在超精密镜面切削的高技术应用领域，天然金刚石起到了重要作用。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石，但其氧化温度高达1360℃，且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此，虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备，但仍是适合钢类材料切削，具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能，因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料，也是国内外公认的用于硬态切削，高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差，制约了它的应用推广，而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具，在生产中有美好的应用前景，目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。

涂层刀具。涂层材料的发展，已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层，经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段，现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN，等多元复合薄膜材料，使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中，工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料，横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐剥离磨损，耐氧化和扩散，具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

三、高速切削刀具的具体应用情况

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亲和力，高的热传导系数，良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺，达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。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。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后，硬质相尺寸变小，粘结相更均匀地分布在硬质相的周围，提高了硬质合金的硬度与耐磨性，在硬切削中获得较广泛应用。

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性，使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比，CBN刀具拥有更高的断裂韧性，因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度，高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此，具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具，但即使在低温下，其对黑色金属中铁的亲和力也很强，易引起化学反应，因此不能用于钢的硬切削。

一般而言，PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工；而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中，特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工，CBN刀具性能最好，其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。公务员之家

结论

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，极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合，改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键，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。

参考文献：

[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008

[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008

切削范文篇9

1.1切削加工的作用

零件制作是制造机械过程中非常重要的一步。制作毛坯通常运用成形制造法，具体运用焊接、锻造、铸造等方式加工来完成。精确的成形工艺也叫做净成形工艺，是机械加工技术新出的一种工艺，加工成品或者半成品经常运用净成形工艺，具体经过精锻、精铸等方式加工而成。制造零件或模型过程中通常运用快速原型工艺。磨削、切削都属于传统加工方式，机床切削加工含有电子束加工、激光束加工及电化学加工。以往传统众多加工方式里切削工艺是现在应用最广泛也最重要的一种加工方式，切削加工在未来零件制造领域也会变得更加重要。

1.2刀具的作用

性能良好的刀具可以提高机床加工生产效率，确保生产出的产品具有良好质量。所以，提升刀具性能对机械制造经济效益与生产水平具有重要的促进作用。通过金属切削生产的产品，其尺寸大小、外观形状、产品质量及表面光滑度都有较高要求，所以，运用刀具切削工具多余材料过程中，要注重加工过程的每个环节与每个详细步骤。尤其是运用刀具分离工具的表层时，零件外表面与刀具会有一种互相作用力，具体叫做工件反切削作用力与刀具切削作用力，这种作用力是机床加工切削面临的第一个矛盾。近年来，伴随我国工具加工业的快速发展，有关企业开始重视刀具及其他切削工具在生产时的重要作用，出现了很多新科技与新产品，这些新科技与新产品对刀具切削工艺革新起到了促进作用，很多数控机床都采用了刀具加工技术，机床切削速度越来越高。高速切削对加工生产要求更高，要求精准度更精确，切削稳定性更高，刀具可以快速更换。在运用切削制造方法开展机器制造生产程序里，刀具运用对切削品质及制造技术水平具有重要意义。正常情况下，切削时使用的刀具品质与功能状况对切削生产品质和切削生产速度有着重要意义，从而可以给机器制造生产品质及速度带来重要影响。制造机器过程中，切削制造就是运用实用的切削刀具将配件里多余的物料切除，进而获得想要商品样式、大小及外观的生产方式。进行机器切削生产时，最重要的一步是运用切削刀具切削正确位置，发挥切削生产配件的外部切削功效，最终完成切削制造程序。开展切削制造程序中，良好的切削运用刀具，不仅要具有较高可靠性与安全性，还要具有较高切削功能及稳固刀具所需的夹具。

2切削颤振的危害及产生原因

2.1切削颤振的危害

实际生产过程中，如果机床出现振动，就会产生较大噪声，长期下去，机械生产噪声会超出人们身体可以承受的正常范围，对于操作机械人员来说，长期处于噪声较大的制造环境中会容易有疲惫感，极易诱发心脑血管等各种疾病，使其工作效率大大降低，机床多次振动会使机床磨损程度变严重，缩短机床使用寿命，降低其制造工件精准度，生产过程中风险会上升。长时间持续下去，机械制造生产的噪声污染会更加突出，甚至超出国家相关环保规范标准。切削颤振会降低机床生产效率与产品质量，增加能源消耗与材料消耗。切削金属原件过程中，颤振通常是连续发生的，机械生产因为颤振影响工件生产质量，所以，要减少颤振带来的不利影响，进而才能提升机床加工切削。机床操作者可以在切削时随时改变原有的切削加工方法，利用临时改变定会延长生产时间，有可能延长工期。现代工业制造运用现代化机床，可以实现机械加工生产规模化，所以，有效解决颤振引起的不利影响，对提升机械制造效率具有重要作用。

2.2切削颤振产生的主要原因

机床出现如下几种情形时会有自激振动产生：切削工件时由于工件周期性的运转而引起机床整体发生振动；刀具或工件和回转的主轴连接过程中由于弯曲与扭转产生自激振动；切削工件且运用较慢速度加工时，机床随着加工和地面产生摩擦作用而出现自激振动。颤振是加工金属工件时，工件和刀具由于互相加工出现摩擦引起自激振动。导致颤振发生的原因是切削金属工件过程中，机床、刀具及工件间相互作用产生有规律且时有时无的振动。

3切削加工的重要作用

机械制造程序里，开展机械制造的商品多数是制造业制造的重要配件。通常情况下，零配件制作程序里，关于零配件制作技术大多数是锻造、焊接或铸造，这些制造技术方式重点是在零配件商品半成品制作方面。伴随机器制造技术的不断提高，在商品机器制造程序里，制造手段逐渐增多，例如：近年来出现了精锻造和精铸造技术，精锻造与精铸造技术都可以用于开展零配件商品的毛坯制作中。另外，制造或制作机器过程中，运用原型的生产方式或生产技术也是生产零配件模子经常运用的技术方式，原型生产技术常与其他机器造作生产一起运用。实际生产制作机器商品过程中，不仅要使用磨削技术与切削技术，还会经常应用电化学、激光束及电子束等生产技术，这些制造技术里，切削技术是制作生产机器时最常用的一种技术。因此，在制作生产机器过程中切削制作非常普遍，且对机器制造具有重要影响。

4控制切削加工过程中切削颤振的方法及措施

按照切削加工时切削颤振的影响来看，实际生产制造过程中，一定要尽量控制切削颤振现象发生。控制切削加工的切削颤振时，需要先深刻认识与仔细分析切削颤振产生的原因及有关理论，并以此为前提，参照切削颤振发生原理，运用有效方法控制切削颤振。通过大量的切削颤振研究，发现切削颤振出现的物理原因是因为不同次切削加工时，切削加工而成的振动位移和振纹间存有相位差，使得切削加工时切削刀具切削厚度存有差异，进而导致颤振问题出现，这种切削原理和颤振叫做再生颤振理论。当切削加工过程没有再生颤振条件存在时，因切削颤振引起的原理现象叫做振型耦合颤振。例如：进行切削加工时，两次切削因为切削螺纹没有完成重合，使得颤振现象出现，这种颤振就叫振型耦合颤振。通过分析切削颤振理论和切削颤振产生原因，可以得出，控制切削颤振过程中，可以通过控制和调整切削加工机床的切削进给量、运转速度、刀具安装角度及切削宽度，来满足切削加工需要，进而防止切削颤振现象出现。

5结束语

切削范文篇10

切削加工仿真技术的发展动向包括两个方面，其一是开发NC仿真软件，借以显示刀具运动轨迹，并判断刀具、刀夹与工件及其夹具是否产生干涉。

在进行立铣加工时，最基本的任务是切除刀具切削刃包络面通过部分的被加工材料，使保留下来的部分成为已加工面。完成这类加工所用的软件应包括如下内容：刀具、刀具夹头、工件、夹具等的协调，机床主轴的构成及其可工作的范围，能真实地仿真机床和刀具的动作等。特别是近几年来，由于五坐标切削加工的不断增加，在实际加工前应进行NC仿真的重要性日益突出。这类NC仿真软件中，有不少软件具有极为优异的性能，如可从金属切除体积计算出加工效率；根据金属切除体积来判断切削加工是否产生过载；如果负荷固定，由于进给速度过高而产生过载，仿真软件可调整进给速度，防止过载产生，并可缩短切削加工时间等。

切削加工仿真技术的另一发展动向是研究解析切削加工过程中的物理现象，如被加工材料因塑性变形而产生热量，被切除材料不断擦过刀具前刀面形成刀屑后被排出，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并将这一系列切削过程通过计算机模拟出来，目前能达到这种理想目标的产品还为数不多。Thirdwavesystems公司的“advantedge”是采用有限元法对切削加工进行特殊优化解析的软件产品，与用于构造解析的有限元法程序包比较，其最大优点是用户界面优良，机械加工的技术人员能方便地进行解析。美国scientificformingtechnologies公司的“deform”是锻造等塑性变形加工用有限元法解析程序包，最近已被转用于切削加工。

切削过程是切屑、被加工材料的弹性变形和塑性变形的变形过程，与冲压、锻造等塑性变形比较，变形速度（单位时间产生的变形量）非常大，由此产生的塑性变形能量和前刀面上由摩擦产生的能量将引起发热，从而使温度大幅度升高，刀尖在连续而狭小的范围使被加工材料破坏、分离成切屑和已加工面等，这是切削过程的显著特征。而这些现象彼此间存在复杂的相互影响。

如果用有限元解析方式，需输入下列内容：被加工材料特性及摩擦状态等物理特性；切削条件及刀具形状等边界条件。通过有限元解析刚性方程，可输出切削力、剪切角、切削温度等带有切屑生成状态特征的量化参数，在此过程中，无需建立数学模型或提出假设。根据有限元解析的结果，还易于将切屑生成过程、应力、变形等物理量实现可视化。

要获得高精度解析结果，最为重要的输入内容是反映被加工材料应力——变形关系的材料特性，而材料特性的获取是极为费力的工作。今后，随着计算机功率的增大，这种切削过程的物理仿真技术将会逐渐普及。能否迅速普及的关键在于能否及时向用户提供所需的被加工材料的材料特性。

按需开发切削加工仿真技术软件

目前，许多科技人员正在进行生产工程中最基础的切削加工技术的研究，其中多数研究的目的是在弄清楚加工现象的同时，对加工过程进行预测。如果这些研究内容实现了系统的计算机软件化，就意味着能形成一个切削仿真技术软件。如东京农工大学机械学院的实验室就正在进行几种预测性的有关切削加工仿真技术软件的研究。工艺流程和实用仿真采用了横向和纵向相匹配的研究体系，横向与产品设计到加工工序相对应；在纵向上越往上，实用性越好，往下则不仅是实用性，还包括加工现象的解析和实现可视化。

1．刀具信息数据库和解析仿真技术并用的切削条件选择系统

在实际的切削过程中，不应照搬工具厂提供的推荐切削条件，而应根据机床、工具系统、工件装卡等具体情况，反复进行试切削来修正切削条件。同时还应将过去加工中积累的行之有效的参考数据输入数据库，在有效利用这些数据的同时，借助解析方法使切削条件达到最佳化；对于没有参考数据的新的切削加工，则应开发与此相关的切削条件选择系统。该系统中把振动、加工精度、刀具升温、刀具寿命、残余应力等设定为解析内容，在解析的基础上，就能选择出最佳的刀具和调整切削条件。

本系统的数据大致分为三个部分：刀具信息数据、工具系统组成、切削条件。在切削条件中可积累有效的切削加工技术参数。

本文拟用图例表示平头立铣刀加工的最佳铣削效率和最佳化侧面的形状误差。根据数据库选择所需刀具和刀夹，预测由立铣刀和刀夹的弯曲度及卡头和主轴锥度结合部分的旋转变化所导致的加工误差。切削力的预测采用刀尖处的切削力乘以比切削抗力的模式。这是一种最简便的的方法，但却得到了切削力波形与实测值一致的良好结果。计算出每一瞬间由切削力引起的刀具挠曲量，将其和形成已加工面的切削刃位置的位移相连就能得到已加工面的形状。与大规模有限元法的计算比较，计算时间是非常少的，输入刀具信息和切削条件信息，就能容易地仿真加工误差。

尽管数据库里已具有确实适应的切削加工条件，人们仍希望进一步减少加工误差，提高加工效率。实例表明，用这种仿真和实现最佳化方式来修正切削条件是完全可能的。

2．立铣刀加工时的刀具温度

近年来，高速铣削已很普遍，由经验得知，它适用于小切深、大进给的铣削条件，而把握最佳条件却相当困难。铣削加工与车削加工不同，前者属于断续切削，在加工过程中，刀具升温和冷却高速地反复进行。由于热传导给刀具－切屑接触部分是断续进行的，必须根据这一特征来解析刀具温度的变化。热传导量对预测精度影响很大，但不需要对切屑生成状态的变形和热解析相联系进行大规模计算，因此可快速获得解析结果。切削速度、切深、进给的组合将影响最高温度，当加工效率一定时，提高进给速度，刀具温度就会降低，温度降低往往会使进给速度的提高达到极限，而提高进给速度，加工表面就会变得粗糙。因此，如果能很好地平衡粗糙度和温度的关系，就能够选择到两者相互平衡的切削条件。

3．用有限元法进行切削过程的物理仿真

在用有限元法进行切削过程的物理仿真中，作为切削条件输入的内容包括：切削速度、切削厚度、刀具前角、刀具后角、工件材料特性等。对这些参数进行解析后，就能获得切削力、切屑形状、刀具和切屑上的温度分布、应力分布、形变分布、残余应力分布等物理特性输出结果。