110初稿57于宏切削加工技术综述模板答辩类论题

1、全套图纸联系qq：1834186366 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文 题 目： 切削加工技术综述 学习中心：辽宁省奥鹏学习中心6vip层 次： 专科起点本科 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2015 年春季 学 号： 151130311579 学 生： 于 宏 指导教师： 赵小军 完成日期： 2017 年3月6日 内容摘要进入21世纪以来，随着全球经济一体化进程的发展，世界各国普遍重视对先进制造技术的研究和发展。切削加工技术是机械制造过程中最重要，应用最广泛的加工方法。近年来，随着毛坯制造精度不断提高，高速切削加工技术、新型刀具涂层技术的应用也日益广泛。切削加工技术朝着高

2、速化、精密化、微型化等方向发展。本文参考了国内外大量文献资料，首先介绍了切削加工技术的发展历程和分类，着重介绍了各种切削加工技术的应用，最后对切削加工技术的发展趋势进行了展望。为获得满足机械装备使用要求，具有特定形状、尺寸以及表面粗糙度方面要求的机械零部件，机械制造业常采用切削加工方法，以满足大规模工业生产的需求。切削加工就是运用特定的切削工具将毛坯或机械零部件半成品上多余的材料切除，最终获得满足机械装备各方面使用要求的机械零部件产品的工艺技术方法，它是目前机械制造工艺中的重要环节。切削加工技术包含三个基本要素，即切削工件、切削工具和切削运动。切削加工是机械制造冷加工的主要方式，即切削加工过程

3、一般都在常温状态下进行，根据切削加工所使用切削工具方法的不同，切削加工可分为钳工和机械加工两部分。钳工即操作者采用手持工具对毛坯或半成品进行切削加工，而机械加工则是由操作者使用切削加工机床完成对毛坯或半成品进行切削加工。本文以切削加工技术为研究对象，首先阐述了切削加工技术的发展历程，对切削加工进行了分类。重点介绍了切削加工技术的发展趋势及应用。根据对不同切削加工技术的特点，概括了各个切削加工方法的特点、效果及应用。最后介绍了近来兴起的切削加工技术的新进展和趋势。关键词：切削加工；发展趋势；应用目 录内容摘要2前 言41 切削加工技术的概念51.1 切削加工的基本概念51.2 切削加工的基础知识

4、61.3 切削刀具的基本知识82 典型切削加工技术的特点122.1 车削加工技术的特点122.2 铣削加工技术的特点132.3 磨削加工技术的特点132.4 刨削加工技术的特点152.5 高速切削技术的特点163 切削加工技术的发展及应用183.1 高速切削的发展及应用183.1.1 高速切削的定义183.1.2 高速切削加工的特点及优越性193.1.3 高速切削加工机床的特点及优越性193.1.4 高速切削技术的应用203.2 先进刀具技术的发展及应用224 切削加工技术的发展趋势274.1 高速切削技术的发展趋势274.2 先进刀具技术的发展趋势285 结论29参考文献30前 言现代切削加

5、工技术的起源可以追溯到从人类使用劳动工具生产，创造社会财富开始。在切削加工过程中，切削加工机床是工作母机或工具机，它是采用采用切削加工技术将毛坯或半成品制造成一定形状、尺寸和表面质量，符合预定技术要求的机械零部件的设备。1840年，英国工业革命中发明了蒸汽机，人类开始使用蒸汽机作为动力的切削加工机床，一百多年后，随着电力时代的到来，电力切削加工机床已被广泛使用。自20世纪下半叶以来，伴随着全球经济一体化进程的不断发展，机械制造业市场竞争日趋激烈，世界各国均加强了对先进制造技术的研发，以便提高其在世界经济市场中的竞争力。高速切削加工、干切削加工等先进制造技术日益获得广泛的关注和应用，特别是高速切

6、削加工技术是当前国内外研究学者们研究的热点问题，具有十分广阔的应用前景。随着切削加工技术的不断发展，人们研发和应用了大量新型的刀具材料，如高速钢、硬质合金、合金工具钢等，这些新型刀具材料在切削加工中的应用，大幅度提高了切削加工的速度和生产效率。特别是进入21世纪后，国外工业发达国家相继将陶瓷、人造金刚石和立方氮化硼等刀具材料也逐步投入到实用推广阶段，大力研发高速切削加工技术、新的高速切削加工工艺和方法，进一步提高了切削加工精度和生产效率，促进了现代机械制造业的快速发展。近年来，我国国民经济保持着快速持续发展的势头，使我国跃升成为制造业大国，是全球重要的机械零部件转包生产国。近年来，我国引进了大

7、量国外先进的切削加工装备，大大提高了我国机械制造业设备的数控化率。然而，我国对高速、高精密切削加工技术及新型刀具材料等关键技术的研究方面仍处于启蒙阶段，我国的工具制造业和装备制造业仍然难以满足先进制造装备和工艺的要求。在这种形势下，相关政府部门应加强政策引导，立足于提高我国制造业的自主创新能力，为我国国民经济的协调、健康发展服务。本文详细介绍了国内外目前应用广泛的各种切削加工技术的应用和发展情况，对高速切削、干切削、刀具材料及刀具涂层技术的应用与发展进行了展望。关键词：切削加工；刀具材料；高速切削加工；41 切削加工技术的概念从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制

8、造出合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器，因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种切削加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，通常需在金属切削机床上进行

9、加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床进行可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统，其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；机床夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。1.1 切削加工的基本概念在机械装备中，组成各种机械装备的最基本单元是机械零部件，只有机械零部件的加工质量满足机械装备的使用要求，才能组装成满足人们使用需求的机械装备。通过采用一定的机械加工方法制造出

10、加工质量合格的机械零部件是机械加工制造过程的关键，目前，绝大多数机械零部件都是金属材料，机械零部件通常由几种简单的表面如平面、圆锥面、圆柱面、球面、成型表面或者这些表面的组合而组成，要获得机械零部件所需要的这些表面，目前最常用的就是切削加工方法。因此，切削加工技术的定义是，它是在切削加工机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动使被加工毛坯或半成品上多余的材料去除，以获得满足加工质量，零件外形、尺寸和表面质量都符合要求的机械零部件的机械加工方法。目前，对于金属材料的切削加工方法有很多种不同的形式，但都具有共同的切削加工三要素，即切削工件、切削刀具和切削运动。正确的掌握和应用金属切削加工方法中的规

11、律和现象对于提高我国制造业的发展水平具有重要意义。切削加工一般是在切削机床上进行，可以满足对绝大多数金属材料的直接的切削加工的需求，常作为零件的最终加工方法。在切削加工过程中，刀具与被加工零件常通过机床刀架与夹具进行可靠的联接，它们之间具有确定的相对运动关系，同时切削刀具与工件均承受着很大的切削力。金属切削机床、夹具、刀具以及工件最终组成了一个封闭的机械加工工艺系统，其中，金属切削机床是该系统中的工作母机，机床夹具对工件进行夹紧和定位，刀具完成对工件进行切削加工的工作2。在切削加工过程中，切削刀具实际完成了对工件进行切削的动作，因此切削刀具必须具有比被加工工件更高的硬度，且必须具有刃口。由于切

12、学刀具结构和切削运动方式各不相同，切削加工方法也有不同的类型。常见的有切削刃口和切削工具数量固定的切削加工方式有：车削、铣削、刨削、镗削、钻削、拉削和锯切等；而切削刃形和切削工具数量都不固定的切削加工方式有：珩磨、磨削、抛光和研磨等。在切削加工过程中，被加工的切削工件是通过切削运动使刀具完成了对工件进行切削的动作，将毛坯加工成为所需要的成品。切削运动是指刀具与切削工件之间产生的相对运动，切削运动可分为主运动和进给运动。主运动是指切除工件表面多余材料的基本运动，一般情况下，是指切削机床主轴的运动，主运动所消耗的功率最多，线速度也最高。进给运动则是使工件未被切除的多余材料不断被切除，切削出要加工的

13、表面的运动，又称走刀运动，进给运动的速度一般情况下较小。如在车床上进行车削加工时工件的旋转运动属于主运动，车刀的纵向移动则是进给运动，在钻床上钻削加工时钻头的旋转运动属于主运动，钻头的轴向移动则是进给运动，在刨床上进行刨削加工时刀具与工件的相对往复运动是主运动，而工件的横向间歇移动则是进给运动。在铣床上进行铣削加工时铣床刀具的旋转运动是主运动，而工件的纵向移动则是进给运动3。此外，机床的进刀运动、进刀运动、退刀运动、分度运动、工作台的升降运动等则称为机床的辅助运动。1.2 切削加工的基础知识金属切削加工时，工件是机械加工过程中被加工对象的总称，任何一个工件都是经过由毛坯加工到成品的过程，在这个

14、过程中，要使刀具对工件进行切削加工形成各种表面，必须使刀具与工件间产生相对运动，这种在金属切削加工中必须的相对运动称为切削运动。在机械加工过程中，为了使被加工工件满足机械加工表面质量和加工精度要求，则必须在设计机械零部件时就对其提出加工质量的技术要求。工件的加工质量决定了机械零件产品的外观质量、使用性能、使用寿命、经济性和生产率。机械加工精度是指工件经过切削加工后的外形、尺寸、位置等工艺参数的实际数值与设计理想数值之间的符合程度。实际测量数值相对设计理想数值的偏差越小，则意味着符合程度越高，相应的加工精度也越高，工程图纸上，一般采用公差来表示机械加工精度的要求，公差包括形状公差、位置公差和尺寸

15、公差三种类型，相应地，机械加工精度也包括形状精度、位置精度和尺寸精度三个方面。在切削加工过程中，操作者的操作方法、切削机床的加工精度、切削刀具等均对所加工工件的加工精度产生了较大的影响。机械零件的形状精度是指零件在切削加工后的实际表面与设计理想表面形状的符合程度，描述形状精度的形状公差一般有：直线度、圆柱度、平面度、圆度等。机械零件的位置精度是指零件在切削加工后的各表面、轴线之间的实际位置与设计理想位置的相符合程度，描述位置精度的位置公差一般有:同轴度、垂直度、平行度、对称度等。零件的尺寸精度是指零件加工表面本身的实际尺寸与设计理想尺寸之间的相符合程度，一般用尺寸公差描述，它反映了零件各加工表

16、面尺寸的允许变动量。我国于1998年制定的极限与配合标准（gb/t1800. 3-1998）中规定，我国机械零部件的尺寸公差分为20个等级，即it01、it0、it1、it2it18，公差等级数值越大，则相应的公差值越大，尺寸精度的要求越低。机械零件的表面质量是指零件在切削加工后的表面层材质的变化和表面粗糙度。在切削加工过程中，由于受到切削刀具产生的刀痕、工件的塑性变形、刀具与工件之间的摩擦和机床的振动等因素的影响，工件的加工表面会出现一些微小的峰谷，这些高低不平的峰谷之间的高度差和间距即表明了零件的加工质量，一般采用表面粗糙度表示。表面粗糙度对零件的抗腐蚀性、配合性质和耐磨性有着直接的影响。

17、根据我国制订的标准（gb/t1031-1995）规定，采用表面轮廓算术平均偏差ra值对表面粗糙度进行评定。此外，在切削加工过程中，工件经过加工后表面层的力学、物理和化学性能都会与基体材料产生区别，主要表现形式有：加工过程中产生残余应力、工件加工硬化、工件耐腐蚀性下降、工件疲劳强度发生变化等，这些零件加工后的表面层材质的变化现象也将影响零件的使用性能。随着人们对机械零件的使用性能和寿命等要求日益提高，零件的机械加工精度和表面粗糙度要求也越来越高，相应的加工成本也逐渐提高。因此，在设计机械零件产品时，在确保零件的使用性能时，微降低加工成本，工程设计人员一般选择经济精度，即尽可能选择较低的精度等级和

18、较大的表面粗糙度。1.3 切削刀具的基本知识切削刀具的种类很多，结构也多种多样。车刀、刨刀均属单刃刀具，而钻头、铣刀等为多刃刀具，虽然它们形状不同，但它们切削部分的结构要素及其几何形状都具有许多共同的特征，因此正确认识与理解单刃刀具是认识与理解多刃刀具的基础。在切削加工过程中，切削工具是用于切除工件上多余的材料的工具，目前，应用中的切削工具主要包括切削刀具和磨具两大类。绝大多数的刀具都是安装在机床上对工件进行切削加工的，切削刀具从与机床的联接到接触到工件进行加工，主要分为三个部分，其一是与机床的主轴联接部分称为刀具系统，其二是刀座、刀体、刀杆、刀盘等中间部分，最后是直接参与切削工件的刃具部分。

19、目前，由于机床上所使用的切削刀具已能够适应对大部分金属材料进行加工，因此，一般将机械加工中所使用的刀具成为金属切削刀具，而切削木材用的刀具称为木工刀具6。刀具的发展起源于人类对劳动工具的使用，早在公元前28世纪至公元前20世纪时，我国就已出现了黄铜锥、紫铜锥、紫铜钻、紫铜刀等铜质刀具。战国末年，人们已开始使用渗碳技术制造铜质刀具、钻头和锯等。随着18世纪工业革命的兴起，刀具的发展经历了一个快速发展时期。1783年，法国人制造了铣刀，1792年英国人制造了板牙和丝锥，1822年人类发明了麻花钻，1864年，麻花钻在商品生产中广泛推广应用。早期的切削刀具一般是采用整体高碳工具钢制造，其许用切削速度

20、不高，一般为5米/分。1868年，英国人穆舍特发明的含钨合金工具钢，将切削速度提高到约8米/分，1898年，美国人发明的高速钢又将切削速度提高了一倍，1923年，德国人施勒特尔发明的硬质合金，已可以将切削速度提高到60米/分以上，同时，切削加工质量和精度也大大提高。但是，高速钢和硬质合金刀具的价格仍然较昂贵，使刀具出现了焊接和机械夹固式结构。1949起，美国在工业生产中开始推广使用可转位刀片。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料极大地提高了刀具的切削速度。1969-1972年，瑞典和美国的研究

21、者分别研究了化学和物理气相沉积法，在硬质合金或高速刀具上采用表面涂覆方法，将基体材料的强度和韧性结合起来，使刀具的切削性能进一步提高7。目前，切削刀具在切削加工过程中起着十分重要的作用，刀具性能影响着机械零件产品的质量，而刀具成本在企业生产成本中所占的比率仅为2%左右，各企业均十分重视开发新型机械切削刀具，以便提高企业生产效率、改善加工质量、保证加工精度，降低生产成本。切削刀具的种类很多，结构也多种多样。车刀、刨刀均属单刃刀具，而钻头、铣刀等为多刃刀具，虽然它们形状不同，但它们切削部分的结构要素及其几何形状都具有许多共同的特征，因此正确认识与理解单刃刀具是认识与理解多刃刀具的基础。根据刀具所加

22、工工件表面的形式可以分为外表面加工刀具、孔加工刀具、螺纹加工刀具、齿轮加工刀具、切断刀具和组合刀具等六种。如车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等属于外表面加工刀具；而钻头、镗刀、铰刀、扩孔钻、内表面拉刀等属于孔加工刀具；板牙、丝锥、自动开合螺纹切头、螺纹铣刀和螺纹车刀属于螺纹加工工具；滚刀、剃齿刀、插齿刀、锥齿轮加工刀具等属于齿轮加工刀具；镶齿圆锯片、弓锯、带锯、锯片铣刀、切断车刀等则属于切断刀具；组合刀具则是集中了上述一种或多种形式的刀具。8。根据切削运动方式和相应的刀刃形状的不同，刀具可分为通用刀具、成形刀具和展成刀具三种。常见的车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀、扩孔钻、锯以及铰刀即属于通用刀

23、具；而成形刀具则是指刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或相近的形状的刀具，如成形铣刀、成形车刀、成形刨刀、圆锥铰刀、拉刀以及各种螺纹加工刀具等都属于成形刀具；使用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件的刀具则称为展成刀具，如滚刀、剃齿刀、插齿刀、锥齿轮铣刀盘以及锥齿轮刨刀等。各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。根据刀具装夹部分结构的不同可分为带柄刀具和带孔两类，其中带柄刀具又分为圆柱柄、矩形柄和圆锥柄三类。圆柱柄刀具在切削时一般是通过夹紧时所产生的摩擦力来传递扭转力矩的，立铣刀及一些较小的麻花钻头

24、属于圆柱柄刀具；刨刀等则属于矩形柄刀具；圆锥柄刀具依靠刀具柄的锥度承受轴向推力，并通过摩擦力传递扭矩；工程上，一般采用低合金钢制造带柄刀具的柄部，而采用高速钢铁制造刀具的工作部分，最后将两部分对焊成带柄刀具。带孔刀具常见的有套式面铣刀、圆柱形铣刀等，它们通过刀具本身的内孔套装在机床的主轴或心轴上使用，并通过轴向键或端面键传递扭转力矩 9。刀具的工作部分就是在切削加工过程中的切削部分，其主要作用是用刀刃切除切屑，一般包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素，它也是产生和处理切屑的部分。有些刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；而有些刀具的工

25、作部分则还包括具有引导刀具和修光已切削的加工表面作用的校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构10。在切削加工过程中，切学加工质量和切削加工效率受刀具切削部分几何参数的影响很大。例如，增大刀具的前角，则可减小使前刀面在切削过程中的塑性变形减小，使切屑流经前刀面的摩擦阻力，相应地使切削热和切削力减小。反之，增大刀具的前角

26、，则使刀具切削刃的强度降低，刀头的散热体积减小。因此，工程上在选择刀具的角度时，要根据工件材料、刀具材料、工件的加工性质等具体情况合理的选择刀具的几何参数。工程上刀具的角度一般是指制造和测量刀具所用的标注角度，而刀具的实际角度由于安装位置和切削运动方向的变化，与标注的角度会有所不同，但相差很小11。制造刀具的材料必须具备较高的高温硬度、耐磨性、足够的抗弯强度、冲击韧性、耐化学腐蚀性和良好的切削加工、锻造和热处理工艺性。一般情况下，刀具材料硬度越高，则耐磨性也相应较高，但抗弯强度和冲击韧性则较低。由于高速钢同时具有很高的抗弯强度、冲击韧性以及较好的加工工艺性能，在工程上仍然是应用最为广泛的刀具材

27、料，其次是硬质合金。聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。使用化学气相沉积法对硬质合金可转位刀片涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层时目前应用最为广泛的一种刀具硬质涂层方法。此外，化学气相沉积法还可以用于对高速钢钻头、丝锥、铣刀和滚刀等刀具进行硬质涂层，采用硬质涂层可以有效降低刀具在切削时的磨损速度，形成阻碍刀具热传导和化学扩散的障壁，提高涂层刀片的使用寿命约1-3倍以上12。随着科技的发展，越来越多的机械装备零件需要应用在高速、高温、高压和腐蚀性流体介质等场合中，也

28、使这些零件采用的难加工材料越来越多，对切削加工的加工精度和自动化水平提出了更高的要求。因此，发展和应用新的刀具材料和气相沉积涂层技术，在高强度、高韧性的基体上沉积更高硬度的涂层，发展可转位刀具的结构，提高刀具的制造精度，提高产品加工质量，是解决刀具材料硬度和强度间矛盾，实现最佳化使用刀具的必由之路。112 典型切削加工技术的特点2.1 车削加工技术的特点车削加工就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见

29、的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。车削加工技术具有以下特点：1）车削加工适用加工材料广泛，除了某些高硬度的淬火钢无法进行车削加工意外，车削加工可适用于对各种黑色金属、有色金属以及非金属材料等多种材料的加工。2）车削加工精度比较高，车削加工过程一般是连续进行的，车削加工中零件各表面一般具有相同的回转轴线，切削层公称横截面积不变，切削过程较平稳，切削力变化小，在车床上经过一次装夹就能加工出同一个零件的外圆面、内圆面、端面以及台阶面，使零件各个加

30、工表面的位置精度容易得到保证。3）车削加工生产率较高，除了车削断续表面之外，一般情况下，车削加工过程中车刀鱼工件始终接触，保持连续进行，避免了产生冲击，并且当车刀几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切削层公称横截面积是不变的，切削力变化很小，切削过程可采用高速切削、强力切削等方式，增大车削加工的背吃刀量和进给量，提高生产效率，车削加工既适于单件小批量生产，也适于大批量生产。4）车削加工生产成本较低，车刀是机床刀具中最基本、最简单的一种，车刀的制造、安装和刃磨均十分方便，制造成本较低，车床附件多，有利于对车刀进行装夹、调整和更换，通用性强，加之切削生产率高，故车削成本较低13。5）车削加工适用机床

31、范围广，加工精度高，车削加工可以在卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床、数控车床，以及各种专用车床上进行，根据所选用的车刀角度和切削用量的不同，车削可分为粗车、半精车和精车等阶段。粗车的尺寸公差等级为it12it11，表面粗糙度值ra为2512.5m；半精车为it10it9，ra值为6.33.2m；精车为it8it7（外圆精度可达到it6），ra值为1.60.8m。2.2 铣削加工技术的特点铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。工作时刀具旋转（作主运动），工件移动（作进给运动），工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动（同时完成主运动和进给运动）。铣削用的机床有

32、卧式铣床或立式铣床，也有大型的龙门铣床。这些机床可以是普通机床，也可以是数控机床。用旋转的铣刀作为刀具的切削加工。铣削一般在铣床或镗床上进行,适于加工平面、沟槽、各种成形面和模具的特殊形面等。铣削加工具有以下特点：1）铣削加工应用范围十分广泛，可适用于加工刨削无法加工或难以加工的表面，如圆弧形沟槽、四周封闭的凹平面、具有分度要求的小平面和沟槽等。2）铣刀是典型的多刃刀具，加工过程有几个刀齿同时参加切削，并可以选择较大的切削速度，使切削宽度增大，有利于提高切削加工效率。但高速铣削加工时致使刀齿负荷不均匀，磨损不一致，常引起机床较大的振动，造成切削不稳定，影响工件的表面粗糙度。3）铣削加工是典型的

33、断续切削加工方式，在加工过程中，刀齿在切人和切出工件时会产生冲击，同时伴随着切削厚度也时刻变化，引起切削力和切削面积的相应变化，铣削加工过程具有周期性的振动和冲击。铣削加工中的这种刀齿的间断切削方式，减少了刀具的工作时间，刀具在空气中冷却时间延长，有利于散热和提高其使用寿命14。4）铣床、铣刀的结构较为复杂，其制造与刃磨也较为困难，铣削加工成本较高。5）铣削加工是一种半封闭切削加工方式，立铣刀是一种多齿刀具，刀齿之间具有空隙，使铣削加工过程中切屑有时无法顺利排出，影响铣削加工的质量，引起铣刀的磨损。6）铣削加工质量与刨削加工质量大致相当，经粗、精加工后都可达到中等精度。但在加工大平面时，刨削后

34、无明显接刀痕，而用直径小于工件宽度的端铣刀铣削时，各次走刀间有明显的接刀痕，影响表面质量。铣削加工适用于单件小批量生产，也适用于大批量生产。2.3 磨削加工技术的特点磨削是在磨床上采用磨具、磨料切除工件上多余材料的加工方法，磨削加工技术应用十分广泛，是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的切削工具，磨削是由砂轮表面大量随机分布的磨粒在工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合结果。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域，是现代机械制造中实现高速加工、精密加工、超精密加工最有效、应用最广泛的基本工艺技术。磨削加工量占机械加工总量的30%-40%.高速磨削技术是磨削工艺本身的革命性跃变，是适

35、应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术，它集现代机械、电子、光学、计算机、液压、材料及计量等先进科技成就于一体。随着砂轮强度和机床制造等关键技术的进步，砂轮速度大大提高，目前磨削去除率已超过3000以上，与车、铣、刨等切削加工的去除率相当，特别是近几年，光学晶体、光学玻璃、单晶硅、陶瓷灯硬脆材料的应用日益广泛，促进了高速磨削技术的迅猛发展。国际生产工程学会(cirp)已将高速磨削技术确定为面向21世纪的中心研究方向之一。砂轮速度高于45m/s的磨削称为高速磨削6。现在高速磨削砂轮速度达60-250m/s,工件进给速度为1000-10000m/min.在砂轮速度为60-120m/s内，使用

36、普通砂轮，磨削去除率可达500-1000,在砂轮速度为120-250m/s内，使用cbn(立方氮化硼)砂轮，磨削去除率可达2 000.德国阿亨工业大学，进行砂轮速度500m/s为目标的超高速磨削试验，对砂轮与磨削工艺技术进行综合研究。过去认为高速磨削工艺不适合于加工大平面或圆柱形表面精加工，主要用于沟槽及缺口件磨削及切入磨削，但日本、德国的研究表明，提高磨削速度可明显地改善工件磨削质量，降低磨削力，获得较小尺寸误差及形状误差，提高加工精度。日本研发的超高速(砂轮速度为160-260m/s)外圆磨床，使用cbn砂轮，可获得圆度误差为1m,表面粗糙度值r z=1.2m的磨削效果。磨削加工具有以下特

37、点:1)磨削加工的切削速度高，使磨削温度高。普通外圆磨削时v=35m/s，高速磨削v50m/s。磨削产生的切削热80%90%传入工件(10%15%传入砂轮，1%10%由磨屑带走)，加上砂轮的导热性很差，易造成工件表面烧伤和微裂纹。因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温度。2)采用磨削加工能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值，磨削加工的精度可达it6-it4，表面粗糙度值可达ra0.8-0.02m。由于磨粒在砂轮上是随机分布的，在磨削加工过程中，同时参与磨削加工的磨粒数相当多，磨痕轨迹纵横交错，使磨削加工容易获得较小的表面粗糙度。磨削加工不仅可以应用于精加工，还可以应用于粗磨、荒磨、重载荷磨

38、削。3)磨削加工的背向磨削力大，由于磨粒负前角很大，且切削刃钝圆半径rn较大，导致背向磨削力大于切向磨削力，造成砂轮与工件的接触宽度较大。会引起工件、夹具及机床产生弹性变形，影响加工精度。因此，在加工刚性较差的工件时(如磨削细长轴)，应采取相应的措施，防止因工件变形而影响加工精度。4)磨削加工过程中，磨粒有破碎产生较锋利的新棱角，及磨粒的脱落而露出一层新的锋利磨粒，能够部分地恢复砂轮的切削能力，这种现象叫做砂轮的自锐作用，有利于磨削加工。5)磨削加工除了可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还能加工一般刀具难以切削的高硬度材料的工件表面，如淬火钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等。但不宜精加工塑性

39、较大的有色金属工件。综上分析可知，磨削加工更适于做精加工工作，也可用砂轮磨削带有不均匀铸、锻硬皮的工件；但它不适于加工塑性较大的有色金属材料（如铜、铝及其合金），因为这类材料在磨削过程中容易堵塞砂轮，使其失去切削作用。2.4 刨削加工技术的特点刨削加工是一种在刨床上用刨刀切去工件上的多余材料的切削加工技术，其加工精度一般可达it9-it7级，表面粗糙值为ra12.5-1.6m。刨削加工的主运动是工件的变速往复直线运动，刀具的直线间歇运动则是进给运动。目前，刨削加工机床主要有牛头刨床或龙门刨床两类，牛头刨床的最大刨削长度一般不超过1000 mm，因此只适于加工中、小型工件、龙门刨床主要用来加上大

40、型工件，或同时加工多个中、小型工件，龙门刨床的最大刨削长度可达20m，最大刨削宽则可达到6.5m以上，并且可有24个刀架同时工作，其加工精度和生产率均比牛头刨床高16。刨削加工具有以下特点：1)刨削加工机床和刀具结构简单，制造和安装方便，容易调整，通用性较强，适用于不同的加工表面，加工准备工作比较方便、迅速；既能加工一般小型工件，又可加工较大型的工件等。2)刨削加工可适用于加工零件的狭长平面，如垂直、水平的平面、v型槽，t型槽、燕尾槽等，主要适用于在单件、小批生产中,如果进行适当的调整和增加某些附件，还可以用来加工齿条.齿轮、花键和母线为直线的成形面等，刨削加工在维修车间和模具车间应用较多。3

41、)刨削加工广泛使用宽刃刀精刨，其切削速度一般为2-5m/min，预加工余量一般为0.08-0.l2mm，终刨余量0.03-0.05mm，工件发热变形小，其加工进度普遍不高，一般精度等级为it78，表面粗糙度为ra0.25-0.8m，直线度约为0.02/1000，使用宽刃精刨刀加工时常采用煤油作切削液。4)刨削加工时，由于变速时的惯性作用，同时刀具在回程时不切削，使得刨削加工的切削速度难以提高，刨削加工生产率较低，但刨削加工狭长表面时的生产率比铣削加工较高。2.5 高速切削技术的特点高速切削是相对于低速加工而言的，由于不同的加工方式、不同的工件材料有不同的高速切削，因此，高速切削技术难以以一个确

42、定的速度划分7。通常将主轴转速在8000r/min, 切削线速度在5007000m/min 以上.或者为普通切削速度的510 倍以上即可视为高速切削。在高速切削技术的这个转速范围内，对机床的主轴结构、进给驱动、刀具材料、刀具结构和控制系统等都有更特殊的要求。高速切削技术具有以下特点：1)切削力小由于切削速度高，切屑流出速度加快，切屑流出阻力减少，切削变形减小，从而使切削力比常规切削降低30%以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少，特别适合于加工薄壁类刚性差的工件，如飞机上的机翼壁板等。2)材料切除率高高速切削加工中，由于切削速度和进给速度都大幅度地提高，工件在单位时间内的材

43、料切除率可达常规切削的36倍，适用于材料切除率要求大的场合，在航空航天、汽车和模具制造等领域，高速切削技术已成为加工整体构件最理想的制造技术。荷兰制造的unipro-5型五轴立式加工中心(x行程1000 mm、y行程800mm)，电主轴功率100kw，最高转速25000r/min，最大扭矩90，其铣削铝合金的材料切除率已达800010000cm/min。3)工件热变形小在高速切削时，90%以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，工件积累热量少，工件温升不会超过3 ，基本保持冷态，不会由于温升导致热变形，特别适合于细长易热变的工件。4)可加工难加工材料由于高速切削技术具有切削力小、刀具

44、磨损小、切屑变形阻力小等特点，高速切削技术可应用于加工高锰钢、奥氏体不锈钢、淬硬钢、耐磨铸铁和其它复合材料等难以加工的工件材料。如，航空制造业中大量采用的镍基合金、钛合金材料强度大、硬度高、耐冲击、易加工硬化，切削温度高，刀具磨损严重，在常规切削中一般采用很低的切削速度。如果采用高速切削，其切削速度可提高到10o1000m/min，不但能大幅度提高机床生产率，而且能有效减少刀具磨损，提高工件表面加工质量。5)工艺系统振动小，可实现高精度、低粗糙度加工在高速切削时，机床的激振频率很高，远远超出了“机床一刀具一工件”工艺系统的固有频率范围(50300hz) 8，使得加工过程平稳，振动小，可实现高精

45、度、低粗糙度加工。高速切削加工获得的表面质量常可达磨削水平，因此常可省去铣削后的精加工工序，特别适合用于加工光学领域的零件。如，瑞士dixi机械公司生产的dhp50高精度卧式加工中心，工作台500×500mm，双托盘，行程为700×700×700mm，主轴转速为12000r/min，功率为25kw，刀库容量65把，换刀时间仅为4-6s，定位精度和重复定位精度分别达到4m和2m。6)高速干切削可以实现加工过程的绿色制造高速干切削就是在切削加工过程中不使用任何切削液的工艺方法，相对于传统的湿切削加工技术而言，从源头上消除了切削液的使用对外部系统造成的负面影响，控制了污

46、染，实现了绿色和清洁制造工艺。目前，能实现高速干切削的工件材料有铸铁、铝合金、滚动轴承钢等。293 切削加工技术的发展及应用随着机床工业的飞速发展，难加工材料日益增多。多功能复合刀具、智能刀具、高速高效刀具逐渐成为现代制造技术的关键装备。切削加工技术的发展现状进行分析。3.1 高速切削的发展及应用高速切削加工技术(hsmt)是目前各项先进制造技术中快速发展且应用前景极为广阔的一项先进应用技术，它已经被广泛地应用于汽车、航空、航天和模具制造加工行业。3.1.1 高速切削的定义随着机械制造工业的不断发展，难以加工的材料日益增多。随着高速高效刀具、多功能复合刀具、智能刀具的研发与应用，高速切削加工技

47、术逐渐兴起并快速发展，成为一项应用前景极为广阔的先进制造技术，广泛应用于汽车、航空、航天和模具制造加工行业。高速切削概念最早由德国切削物理学家carl salmon通过多次切削试验后总结提出，一定的工件材料在切削加工过程中，其切削温度随着切削速度的提高而提高，并在一定条件下达到工件材料的最大临界切削速度和温度，当切削速度大于临界切削速度时，切削温度则随着切削速度的提高而降低。此外，carl salmon还发现，对于每一种工件材料，都存在一个由于切削温度过高而超过了刀具材料的承受能力，使切削加工无法继续进行的切削速度范围，carl salmon将这个切削速度范围称为“死谷”。因此，只有越过“死谷

48、”才可用现有的刀具进行高速切削。高速切削是相对于低速加工而言的，由于不同的加工方式、不同的工件材料有不同的高速切削，对于高速切削技术的定义国内外的研究者还没有形成一致的结论，一般认为，机床主轴转速在8000r/min, 切削线速度在5007000m/min 以上.或者为普通切削速度的510 倍以上的切削加工技术可称为高速切削，如当切削钢材的速度达到380m/min以上 、切削铜材的速度达到 1000m/min以上、切削铸的速度达到700 m/min以上、切削铝材的速度达到 1100m/min以上时，都称为高速切削加工。高速切削可认为是一种使用特定的生产设备和特定方法进行切削加工的工艺，它的主要

49、含义包含了经济指标和技术指标两方面，即高速切削是一个技术上可实现的切削速度，可以获得较大的经济效益和生产率。高速加工技术是一种比常规切削加工速度高得多的先进制造工艺。采用高速切削加工技术不仅可以大幅度提高零件的加工效率、降低加工成本，还可以获得更高的加工质量和加工精度。高速切削加工技术已广泛应用于航空 、航天、汽车以及超精密微细加工等领域，统计数据表明，一般模具和工具，有6o%的机加工量可用高速切削加工工艺来完成的19。3.1.2 高速切削加工的特点及优越性相比常规的切削加工，高速切削加工的机理是不同的，其切削速度大大高于常规切削加工，高速切削加工具有以下特点：1）切削力低由于高速切削速度高，

50、使剪切变形区变在，剪切角增大，变形系数减小以及切屑流出速度快，从而使切削变形和切削力降低了约30%-70%左右，特别适合于加工容易热变形的工件。2）材料切除率高由于机床进给速度较高，相应的单位时间内的材料切除率可提高约3-5倍，适用于材料切除率要求较大的工件。3）热变形小高速切削加工过程中，绝大部分的切削热在极短的时间内即被高速流出的切屑带走，大大减小了工件上残留的切削热，使工件的热变形减少，特别适用于加工易热变形的工件。4）具有高精度由于高速切削加工具有高转速和高进给速度，高速切削加工机床的谐振频率大大超过了原来的“机床-工件-刀具”系统的固有频率，因此，高速切削加工过程更加平稳，振动小，实

51、现了高精度、低粗糙度加工，适用于加工光学领域的零部件。5）减少了加工工序高速切削加工可将来常规加工过程中的粗加工、精加工、手工打磨等加工工序集中在一道工序中完成，从而减少了加工工序。3.1.3 高速切削加工机床的特点及优越性高速切削技术对机床提出了很高的要求，目前，大部分常采用多轴联动数控机床，同时又常是精密机床，往往具有很高的进给速度和加速度以及高精度、高刚度，以适应高速切削技术的需要。相对于传统的加工技术，高速切削技术具有以下优越性和特点：(1) 可提高生产效率高速切削加工相比常规切削加工技术使加工速度提高了约510倍，并可使用较大的进给率，将单位时间的材料切除率提高了约36倍。当加工需要

52、大量切除金属的零件时，可使加工时间大大减少，大大提高了切削加工生产效率。2) 降低了切削力高速切削加工技术由于采用了极浅的切削深度和极窄的切削宽度，使切削力大幅度减小约30%左右，减少了加工过程中工件的变形，特别适合于加工薄壁类精细工件。3) 提高了加工质量因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统的受迫振动，保证了较好的加工状态。由于切削深度、切削宽度和切削力都很小，使得刀具、工件变形小，保持了尺寸的精确性，也使得切削破坏层变薄，残余应力小，实现了高精度、低粗糙度加工。从动力学角度分析频率的形成可知，切削力的降低将减小由于切削力产生的振动(即强迫振动)的振幅；转

53、速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率，避免共振的发生；因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度，提高加工质量。4) 加工能耗低，节省制造资源由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，符合可持续发展的要求。5) 简化了加工工艺流程常规切削加工不能加工淬火后的材料，淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料，在很多情况下可完全省去放电加工工序，消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工。由于高速切削的特点决定了高速切削可以节省切削液、刀具材料和切削工时，

54、从而可极大限度地节约自然资源和减少对环境的污染，提高生产率和产品质量，因此，高速切削在工业生产尤其是规模较大的汽车企业和与之相关的模具制造业上的应用具有“燎原”之势。3.1.4 高速切削技术的应用高速切削技术最早应用于轻合金加工, 目前已广泛应用于航空、模具、汽车、通用机械等制造行业中, 产生了显著的经济效益, 并正在向其他应用领域拓展。在航空工业部门, 现代飞机都采用整体制造加工技术, 要求通过切削加工出高精度、高质量的铝合金或钛合金构件。美国、德国、法国、英国的许多飞机及发动机制造厂已采用高速切削加工来制造航空零部件产品。飞机工业通常需要切削加工长铝合金零件、薄层腹板件、蜂窝结构件等, 直

55、接采用毛坯高速切削加工,可不再采用铆接等工艺, 从而降低飞机重量。高速铣削加工可以解决发动机叶片难于加工的技术难题等。高速铣削加工还适用于大部分模具的加工，如锻模、压铸模、注塑与吹塑模等，锻模腔体较浅，刀具寿命较长；压铸模尺寸适中，生产率较高，注塑与吹塑模一般尺寸较小，比较经济。加工模具的石墨电极和铜电极也非常适用高速铣削；高速铣削也适用于模具的快速原型制造；电子产品中的薄壁结构加工尤其需要高速加工。汽车发动机零件也是高速铣削的应用领域。此外，高速铣削也可用于原型制造。航空发动机上的镍基合金和钛合金的材料硬度和强度都很高，切削加工时温度高，刀具磨损快，属于难加工材料。使用常规切削加工方法不仅加

56、工效率低，同时也容易烧伤工件表面。而如果采用高速切削加工，则将原来的加工效率提高到10倍以上，降低了刀具的磨损程度，延长了其使用寿命，改善了工件的加工质量。工程上，大多数模具是由高硬度、耐磨性能好的合金材料制造的，其三维几何形状均较复杂，加工难度较大，使用传统的加工方法一般要经过粗加工、热处理、磨削加工和手工抛光等工序，以往一般采用电火花加工或成形加工的方式，生产效率极低。若采用高速切削加工模具，使用了高转速和高进给量，将粗加工、净加工工序合为一次完成，并可在工件进行热处理后进行加工，大大提高了生产效率，避免了热处理变形。根据加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削技术的切削速度范围也不同。高

57、速切削包括高速铣削，高速车削，高速车铣、高速钻孔等，其中高速铣削应用最为广泛，目前，高速切削技术加工铝合金已达到2000-7500m/min；铸铁为900-5000m/min；钢为600-3000m/min；耐热镍基合金达500m/min；钛合150-1000m/min；纤维增强塑料为20009000m/min。随着制造业的市场竞争日趋激烈，高速切削技术是企业应对激烈的市场竞争的关键，满足企业大幅度的提高加工质量，降低生产成本，提高加工精度的要求，解决了加工硬材料、薄壁件的加工技术难题。3.2 先进刀具技术的发展及应用随着机械制造业的市场竞争不断加剧，在由机床、刀具、夹具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。特别是近年来，我国机械行业广泛推进数控机床的应用，据统计，2010年我国机床刀具的使用量已超多500亿件左右，并处于持续上升过程中。目前，国际市场上形成了上百个刀具生产品牌，其中国内