机械类-中国机械工业金属切削刀具技术协会课件.ppt

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1、专注技术篇专注技术篇在数控技术和刀具技术的共同推动下在数控技术和刀具技术的共同推动下 切削加工进入了高速切削时代切削加工进入了高速切削时代二十年切削速度提高了二十年切削速度提高了5 51010倍倍在数控技术和刀具技术的共同推动下在数控技术和刀具技术的共同推动下 切削加工进入了高速切削时代切削加工进入了高速切削时代二十年切削速度提高了二十年切削速度提高了5 51010倍倍高速切削可运用于各种材料的硬切削、重切削和少无润滑切削加工高速切削试验中温度与速度的关系高速切削的特点之二高速切削的特点之二CBNCBN刀具刀具 1200 12000 0C CPCBN刀具的特点和最新发展刀具的特点和最新发展硬度

2、高硬度高:Hv30005000,抗冲击性高于陶瓷抗冲击性高于陶瓷热稳定性好热稳定性好:14001400 1500 1500 0 0 C C不与铁系材料反应不与铁系材料反应,但但B B在高温下会熔于在高温下会熔于C C导热性好导热性好:仅次于金刚石仅次于金刚石摩擦系数低摩擦系数低:0.10.3,且随切削温度上升而降低且随切削温度上升而降低可以涂层可以涂层:Ti(C,N)+(TiAl)N+TiN 可做出三维断屑槽型可做出三维断屑槽型可用于精加工和粗加工可用于精加工和粗加工,可切削硬材料和非淬硬材料可切削硬材料和非淬硬材料Secomax CBN300Secomax CBN300带断屑槽型刀片带断屑槽

3、型刀片在上汽通用铣铸铁缸体平面在上汽通用铣铸铁缸体平面V=2000V=2000米米/分分切削寿命是普通切削寿命是普通CBNCBN刀片的刀片的4 4倍倍日本精瓷日本精瓷(Kyocera)(Kyocera)带三维断屑槽型的车刀片带三维断屑槽型的车刀片,物理涂层物理涂层(PVD)有了重大进展有了重大进展 开发出多种功能的涂层开发出多种功能的涂层:有适应高速切削、干切削、硬切削的耐磨、有适应高速切削、干切削、硬切削的耐磨、耐热涂层耐热涂层,有适应断续切削的韧性涂层有适应断续切削的韧性涂层,还有适用于干切削及需要降低摩擦还有适用于干切削及需要降低摩擦系数的润滑涂层系数的润滑涂层 开发了纳米结构的超硬涂层

4、开发了纳米结构的超硬涂层 如如BalzersBalzers公司的公司的 FUTUNA NANO FUTUNA NANO 和和FUTUNA TOP,3300Hv,FUTUNA TOP,3300Hv,氧化温度氧化温度900900 又如又如PLATITPLATIT公司的公司的nAConACo纳米结构涂层纳米结构涂层,4500Hv,4500Hv,开始氧化温度开始氧化温度11001100 PVDPVD制备氧化铝涂层制备氧化铝涂层 HauzerHauzer技术镀层公司用阴极电弧与技术镀层公司用阴极电弧与 磁控溅射制备磁控溅射制备AlTiN-AlAlTiN-Al2 2O O 3 3涂层刀具涂层刀具,干铣干铣

5、 削削42CrMo42CrMo钢比钢比AlTiNAlTiN涂层刀具提高寿命一倍涂层刀具提高寿命一倍AlTiN-Al2O 涂层界面涂层界面第二篇第二篇融入理念篇融入理念篇理念更新不断推动加工效率的提高理念更新不断推动加工效率的提高高速切削、高效切削和高效加工高速切削、高效切削和高效加工代表着近年切削理念的三次进步代表着近年切削理念的三次进步机械加工中核心目标之一是提高效率和降低成本机械加工中核心目标之一是提高效率和降低成本 切削加工效率切削加工效率 高速切削可以提高生产效率高速切削可以提高生产效率,但不是唯一手段但不是唯一手段 刀具结构创新是提高生产效率的重要手段刀具结构创新是提高生产效率的重要

6、手段 大走刀、复合刀具、多功能刀具大走刀、复合刀具、多功能刀具工艺的创新有时带来加工方式革命性的进步工艺的创新有时带来加工方式革命性的进步 曲轴加工的技术进步是典型的例证曲轴加工的技术进步是典型的例证v f aP高效切削高效切削Combination tool drilling,boring&chamfering Adjustable ISO-inserts 同等切削条件下群钻的同等切削条件下群钻的切削寿命是普通麻花钻的切削寿命是普通麻花钻的3 35 5倍倍 同等切削寿命条件下群同等切削寿命条件下群钻的进给量是普通钻头的钻的进给量是普通钻头的2 23 3倍倍钻钢用多刃钻头 钻铸铁用多刃钻头 多

7、分屑槽钻头 十字修磨钻头 双平面钻尖 采用包括高速切削、刀具结构和工艺方式创采用包括高速切削、刀具结构和工艺方式创新在内的综合手段实现高效切削新在内的综合手段实现高效切削,是切削理念的是切削理念的又一次进步又一次进步 提高效率不能只盯着高速切削提高效率不能只盯着高速切削 受刀具性能受刀具性能(涂层和材料涂层和材料)和设备限制不能进和设备限制不能进行高速切削的时候行高速切削的时候,通过刀具结构创新和工艺革通过刀具结构创新和工艺革新来提高切削效率常常更为实际新来提高切削效率常常更为实际高效切削的效果被太多的非切削时间大大抵消了高效切削的效果被太多的非切削时间大大抵消了东方汽轮机厂进口加工中心系统自

8、动纪录的切削时间只占东方汽轮机厂进口加工中心系统自动纪录的切削时间只占30数控技术涂层技术材料技术高性能刀具高速切削刀具结构创新切削参数优化工艺方式变革高效切削装取工件、测量零件、装刀调整、空行程、设备检修和保养高效加工向管理和相关技术要效益向管理和相关技术要效益缩短非切削时间提高加工效率缩短非切削时间提高加工效率数控技术涂层技术材料技术高性能刀具高速切削刀具结构创新切削参数优化工艺方式变革高效切削提高工作台速度加速度；刀库容量和换刀速度；设备高可靠性稳定性平均无故障时间长；加强刀具管理，机外预调刀具；通过网络编程，计算机仿真缩短试切时间；随机测量测量；快速装夹技术；辅助装卸工位；优化工艺布局

9、,加强生产管理高效加工 70 在采用先进刀具实现高效切削的同时在采用先进刀具实现高效切削的同时,还要应用相还要应用相关技术和管理手段优化整个加工过程实现高效加工关技术和管理手段优化整个加工过程实现高效加工,是切削理念的第三次进步是切削理念的第三次进步 从专注技术到融入理念从专注技术到融入理念 从高速切削到高效切削再到高效加工从高速切削到高效切削再到高效加工 切削理念的融入拓宽了我们的视野切削理念的融入拓宽了我们的视野,指导我们根据具体条件指导我们根据具体条件,采用多样化的采用多样化的 途径提高切削加工效率途径提高切削加工效率第三篇第三篇返璞归真篇返璞归真篇人才、创新、基础、实践是切削技术的根本

10、人才、创新、基础、实践是切削技术的根本呼唤切削理念新的提升呼唤切削理念新的提升在发展切削技术的道路上在发展切削技术的道路上 我们还缺少什么我们还缺少什么?我们还该怎么做我们还该怎么做?群钻的思考群钻的思考思考之一思考之一:创新创新北京永定机械厂倪志福北京永定机械厂倪志福创造创造的群钻的群钻武汉重型机床厂马学礼武汉重型机床厂马学礼创造创造的深孔套料刀的深孔套料刀鞍钢机械总厂王崇伦鞍钢机械总厂王崇伦创造创造的万能工具胎的万能工具胎思考之二思考之二:如何看待创新如何看待创新对对“多刃尖麻花钻标准与产业化多刃尖麻花钻标准与产业化”的评价产生分歧的评价产生分歧 观点之一观点之一:与现代刀具相比、高速钢麻

11、花钻是低档产品与现代刀具相比、高速钢麻花钻是低档产品,不予授奖不予授奖 观点之二观点之二:针对针对67型群钻的不足进行了六个方面的创新型群钻的不足进行了六个方面的创新,实现了产业化实现了产业化 并批量并批量(年产上千万件年产上千万件)进入了国际市场。是一篇创新性、进入了国际市场。是一篇创新性、实践性好的文章实践性好的文章,应授予一等奖应授予一等奖 争论焦点争论焦点:如何看待创新如何看待创新,该论文最后获三等奖该论文最后获三等奖 努力赶超努力赶超跟踪式的追赶跟踪式的追赶差距在扩大差距在扩大 缺少自主创新和自主知识产权缺少自主创新和自主知识产权买来主义买来主义买产品买服务买产品买服务继续买下去继续

12、买下去 缺少切削技术基础和创新人才缺少切削技术基础和创新人才 思索思索:我们过多地我们过多地(甚至只甚至只)留意到留意到(盯着盯着)先进技术的浮华先进技术的浮华,却较少却较少(或根本没有或根本没有)去探究其背后的功底去探究其背后的功底人才、创新、人才、创新、理论和实践理论和实践 最大的差距是缺少掌握切削技术理论、最大的差距是缺少掌握切削技术理论、实践应用能力强、有创新精神的人才实践应用能力强、有创新精神的人才呼唤从切削技术呼唤从切削技术切削理念切削理念人才基础人才基础更高层次上切削理念新的提升更高层次上切削理念新的提升 要克服浮燥心理和急功近利的思想要克服浮燥心理和急功近利的思想,重基础重基础

13、重实践努力造就一大批掌握先进切削技术基础、重实践努力造就一大批掌握先进切削技术基础、懂得先进切削理念、有创新意识和解决实际问题懂得先进切削理念、有创新意识和解决实际问题能力的切削工程师和新一代的刀具大王。这才是能力的切削工程师和新一代的刀具大王。这才是进一步提高切削加工的生产效率和更快地赶超切进一步提高切削加工的生产效率和更快地赶超切削刀具先进水平的根本途径削刀具先进水平的根本途径 谢谢大家谢谢大家请多指教请多指教机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低

14、于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。机械加工另外装配时常常要用到冷热处理。例如：轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩，将外圈适当加热使其尺寸放大，然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上，冷却时即可保证其结合的牢固性（此种方法现在依旧应用于某些零部件的转配过程中）。机械加工包括：灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。机械加工：广意的机械加工就是指能用机械手段制造产品

15、的过程；狭意的是用车床（Lathe Machine）、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。编辑本段微型机械加工技术的国外发展现状 机械产品1959 年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。1962 年第一个硅微型压力传感器问世，其后开发出尺寸为50500m的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965 年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987 年美国加州大学

16、伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、StanfordAT&T 的15名科学家在上世纪八十年代末提出小机器、大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告的国家建议书，声称由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面，建议中央财政预支费用为五年5000 万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点。美国宇航局投资1亿美元

17、着手研制发现号微型卫星，美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划，从1998 年开始，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发，年资助额从100万、200万加到1993 年的500万美元。1994 年发布的美国国防部技术计划报告，把MEMS列为关键技术项目。美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究。很多机构参加了微型机械系统的研究，如康奈尔大学、斯坦福大学、

18、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500 万元后，建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室。日本通产省1991 年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加。欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资，德国自1988 年开始微加工十年计划项目，其科技部于1

19、990 1993 年拨款4万马克支持微系统计划研究，并把微系统列为本世纪初科技发展的重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的发展提供了新的技术手段，并已成为三维结构制作的优选工艺。法国1993 年启动的7000 万法郎的微系统与技术项目。欧共体组成多功能微系统研究网络NEXUS，联合协调46个研究所的研究。瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作，1992 年投资为1000 万美元。英国政府也制订了纳米科学计划。在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。为了加强欧洲开发MEMS的力量，一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。目前已有大量的微型机械

20、或微型系统被研究出来，例如：尖端直径为5m的微型镊子可以夹起一个红血球，尺寸为7mm7mm2mm的微型泵流量可达250l/min能开动汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁，控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等)一起集成在硅片上3mm3mm的范围内。日本研制的数厘米见方的

21、微型车床可加工精度达1.5m的微细轴。工艺基础的基本概念编辑本段生产过程和工艺过程生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理1；零件的机械

22、加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。例如图32-1中cc1的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；工序2：在钻床上钻6个小孔。在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。在工序1中，有两次安装。第一次安装：用三爪卡盘夹住 外圆，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆。第二次安装：调头用三爪盘夹

23、住外圆，车端面A和B，内孔倒角。编辑本段生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。编辑本段加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面

24、各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。编辑本段基准机械零件是由若干个表面组成的

25、，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图32-2所cc2示的轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。（1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基

26、准，称为测量基准。如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准。（3）定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。编辑本段拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主

27、要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。拟定工艺路线的一般原则1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。2、划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、先面后孔1对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、光整加工 光整加工后的工件

28、主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨滚压加工等），应放在工艺路线最后阶段进行，加工后的表面光洁度在Ra0.8um以上，轻微的碰撞都会损坏表面，在日本、德国等国家，在光整加工后，都要用绒布进行保护，绝对不准用手或其它物件直接接触工件，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。编辑本段具体处理原则上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分

29、布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序编辑本段机械加工常用器械加工需要的机械由数显铣床、数显成型磨床、数显车床、电火花机、万能磨床、加工中心、激光焊接、中走丝等，可进行精密零件的车、铣、刨、磨等加工，此类机械擅长精密零件的车、铣、刨、磨等加工，可以加工各种不规则形状零件，加工精度可达2m。本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏。