切削技术在机械加工中的应用

1、切削技术在机械加工中的应用 机械加工是对结构复杂的零件进行再加工，加工工艺复杂，设计到 模具、光学元件、集成电路、计算机技术等多个领域。金属切削加 工是机械加工必不可少的手段，在机械加工过程中选择合理的切削 刀具及切削用量是提高机械加工工件质量的保障，研究数控切削加 工技术特点，对于提高加工工件精度具有重要的现实意义。随着现代工业经济的快速发展，机械制造业在整个国民经济中占有 十分重要的地位 , 金属切削加工是机械加工过程中必不可少的手段。 随着数控技术及刀具技术共同发展的同时，切削刀具及切削速度都 得到了高速发展，在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的 加工精度已由10 进步到5卩

2、m精密级加工中心则从 35“进 步到11.5卩m （高速加工中心）并且超精密加工精度已开端进入 纳米级（o.oi卩m。刀具材料和涂层技术使用范围不断扩大，涂层 硬质合金刀具的切削性能得到大幅提高。新一代高速数控机床特别 是高速加工中心的开发应用与超高速切削紧密相关，高速切削还适 用于硬切削、干切削和重切削，是提高切削效率的有效手段。国内外切削技术现状分析 为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，切削刀 具表面涂层可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合 机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。目前先进国度的车削和铣削的切削速度已抵达50008000m/min以上；机床主轴转数

3、在 30000r/min （有的高达 10万 r/min ）以上。例 如：在铣削平面时，国外的切削速度普通大于10002000m/mi n,而国内只相当于国外的 1/121/15，即国内干 1215个小时的活相当 于国外干 1 个小时。据调查,许多加工中心的理论切削时间不到工 作时间的 55%。因此,如何进步加工效率,降低废品率成了众多企业 共同讨论的问题。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠 性的要求,世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的 应用日益重视。对国内数控加工中心切削效率部分调查发现,普遍 存在如刀具精度低、刀片跳动量大、加工光亮度低、工艺设备不配 套等诸多问题。我

4、国的刀具涂层技术经过多年发展,目前正处于关 键时期,即原有技术已不能满足切削加工日益提高的要求,国内各 大工具厂的涂层设备也到了必须更新换代的时期。提高切削效率的技术分析2.1. 选择合理的切削刀具在数控机床切削加工中，切削加工刀具种类很多，金属切削刀具的 作用不亚于瓦特发明的蒸气机，为了适应数控机床高速、高效和自 动化程度高的特点，制造刀具的材料必需具有很高的高温硬度和耐 磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性 （切削 加工、锻造和热处置等） ，并不易变形。所用刀具正朝着标准化、通 用化和模块化的方向发展，主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。 先进刀具有三大技术特征：材料、涂

5、层和结构创新。高速切削刀具 主要依赖的是刀具材料和涂层技术的进步。高速切削可提高切削效 率但不是惟一的手段。刀具的结构创新也是提高切削效率的有效手 段。当前前国内外性能好的刀具材料主要有：金属陶瓷、硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石（PCD和立方氮化硼（CBN刀具等。刀具切削部分的几何参数对切削效率的上下和加工质量有很大 影响，高速切削时的刀具前角普通比普通切削时小10，后角大58。为防止刀尖处的热磨损，主、副切削刃衔接处应采用修 圆刀尖或倒角刀尖，（ cnc 雕铣机）以增大局部刀尖角，增大刀尖左 近切削刃的长度和刀具材料体积，以进步刀具刚性和减少刀具破损 率。2.2. 选择合理的切削速度

6、在选择合理切削用量的同时，尽量选择密齿刀 （在刀具每英寸直径上 的刀齿数3）,增加每齿进给量，提高消费率及刀具寿命。当前以 高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺成为制造技术进 步加工效率和质量、降低成本的主要途径。进给速度是数控机床切 削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求 以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给 系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量， 以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠 程”现象。确定进给速度的原则： 1）当工件的质量要求能够得到保 证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。当线速

7、度为 165m/min,每齿进给为0.04mm时，进给速度为341m/min,刀具寿命 为30件。假设将切削速度进步到350m/min，每齿进给为0.18m（高 速加工中心），进给速度则抵达2785m/min,是原来加工效率的817% 而刀具寿命增加到了 117件。 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具 加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。3）当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在 2050mm/mir范围内选取。2.3. 加工方式的选择 注重刀具的结构创新往往是提高切削效率的更有效和更可行的手段， 但提高切削效率仅靠先进刀具是不够的，应该掌握和运用与切削过 程相关的技术，全面提高生产效率。通过对加工工艺方式的创新是 提高生产效率的有效手段。加工方式可分为顺铣与逆铣两种。而加 工中心的机械传动系统和结构本身就有较高的精度和刚度，相对运 动面的摩擦系数小，传动部件的间隙小，运动惯量小，并有恰当的 阻尼比，因此可以采用顺铣的方式加工，以进步加工效率。此外， 根据加工阅历，顺铣比逆铣时刀具寿命要进步 1 倍多，采用不对称 的立铣方法，刀具寿命可进