超高速切削加工的刀具系统

第三章课后习题

3-2 有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。

答：依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型：

① 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。

② 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。

③ 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。

3-5 什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？

答：超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力， 易成形。

金属的超塑性主要有两种类型：

1）细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10μm；外在条件是每种超塑性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在154min10~10范围内，要比普通金属应变速率至少低一个数量级。

2）相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形。

3-6 目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？

答： 目前在高分子材料注射成形工艺中的先进技术有：

以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；

以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；

以组合模具移动或加热等过程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等；

以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。

3-11 在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解决的关键技术。

答：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。它是提高切削和磨削效果以及提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。其显著标志是使被加工塑性金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某一域限值，开始趋向最佳切除条件，使得被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量等明显优于传统切削速度下的指标，而加工效率则大大高于传统切削速度下的加工效率。

高速切削刀具在数控加工中的应用

摘要:高速切削刀具在数控加工的过程中存在一定的技术优势,但是受技术和操作行为的影响仍然有着许多加工问题,必须要进行全面的可靠性分析,保证数控的模块化控制分析,实现数控加工技术的全面推广。本文从制造业的发展现状出发,分析了高速切削刀具的优势所在,总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题,并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施,为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。

关键词:高速 切削刀具 数控 应用

21世纪机械制造业的竞争,其实质是数控技术的竞争,这种竞争是全方位的,我国的数控加工技术起步虽晚,但是其发展前景广阔。数控加工不但可以满足模具高精度制造的要求和形状的复杂变化;还能进行高速切削,提高生产效率、提高产品的竞争力。本文从制造业的发展现状出发,分析了高速切削刀具的优势所在,总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题,并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施,为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。

1 高速切削刀具的优势

机械加工发展总趋势高效率、高精度、高柔性强化环境意识。机械加工领域,切(磨)削加工应用最广泛加工方法。高速切削切削加工发展方向,已成为切削加工主流。随着技术的发展,对工程材料提出了愈来愈高的要求,各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用。高速切削除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还突出要求刀具材料具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。而更为理想的刀具优势则要考虑到不同刀具的不同加工优势1。例如: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。而如果进行了细晶粒和超细晶粒产品优化后,就可以使得其打磨加工的情况更为理想,获得更好地产品加工应用能力。

2 高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题

跨世纪２００８年９月第１６卷第９期Ｃｒｏｓｓ　Ｃｅｎｔｕｒｙ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２００８，Ｖｏｌ　１６，Ｎｏ．９　

谈高速切削对设备的选择　

扶承明　

（湖北省荆州市高级技工学校，湖北，荆州，４３４０２０）　

【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。　【关键词】高速切削；设备；选择　【中图分类号】ＴＧ５　【文献标识码】　Ｂ　【文章编号】　１００５—１０７４（２００８）０９—０２０８一Ｏ１　

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　６０（Ｏ￣ｒ／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５～１Ｏ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１００—１０００ｍ／ｍｉｎ。　

２　机床选择　现阶段，为了实现高速切削加＿丁，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，　“机床一刀具一工件”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　

模具技术２ＯＯ２．ＮＯ．２　５３　

文章编号：１００１—４９３４【２００２｝０２—００５３—０５　

高速切削ＣＮＣ系统的研究　

刘亚东，李从心，阮雪榆　

（上海交通大学国家模具ＣＡＤ工程研究中心高速切刿实验室，上海２０００３０）　

摘要：比较了禹逮切削加工与传统数控加工的区别，指出了高速切削对ＣＮＣ系统的特殊要　

求，基于这些要求分析了目前高速切削ＣＮＣ系统存在的四个问题：①ｃＮｃ体系结构封闭；②　

与ＣＡＭ系统集成不够：③插补器和进给伺服控制器存在局限；④ＣＮＣ缺乏对已知信息的综　

台考虑。针对这些问题的解决，提出基于ＰＣ的开放式ＣＮＣ系统是解决问题的可行方案，应　

用面向对象的方法建立了这种方案的层次化参考模型，最后，给出了其实现的硬件拓扑结构。　

关键词：高速切郫；ＣＮＣ；进培伺服：开放式　

中圉分类号：ｎ　１９　文献标识码：Ａ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐｓｐｅｒ，ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｅｎｄ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ＮＣ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｉｓ　

ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．仉ｓｐｅｃｉａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ＣＮＣ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｂａｓｅｄ　Ｏｎ　ｔｈｉｓ　

ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｆｏｕｒｐｍｂ１￣ｏｆｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｂｉｇｈ・印　ｄ　ｃｕｔｄｎｇＣＮＣ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ：ｃｌ　ａｒｃｈｉｔｅｃ—　

ｔｏｒｅ　ｏｆＣＮＣ，ａｌｘ．￣ｅｎｃｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｗｉｔｈＣＡＭ．ｗｅａｋｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒｅｎｄｆｅｅｄ　ＳｅＸＶＯ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｉｇｎｏｒａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｎｏｗｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｉｍ　ａｔ　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｎｅｗ　ｉｄｅａ　ｅｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｐｃ—ｂａｓｅｄ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　

ＣｈＩＣ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ａ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｙｓｔｅ￣ｎ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ　ｗｉｔｈ　ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ