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《高速切削加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、高速切削加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展(1)中國工程院院士、山東大學(xué)艾興教授一、概述????機械加工的發(fā)展趨勢是高效率、高精度、高柔性和綠色化，切削加工的發(fā)展方向是高速切削加工，在發(fā)達國家，它正成為切削加工的主流。50年來，切削技術(shù)的極大進步說明了這一點：今天切削速度高達8000m/min，材料切除率達150～1500cm3/min，超硬刀具材料硬度達3000～8000HV，強度達1000Mpa，加工精度從10um到0.1um。干（準(zhǔn)）切削日益廣泛應(yīng)用。隨切削速度提高，切削力降低大致為25～30％以上；切削溫度增加逐步緩慢；加工表面粗糙度降低1～2級；生
2、產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)成本降低。????高速切削技術(shù)不只是一項先進技術(shù)，它的發(fā)展和推廣應(yīng)用將帶動整個制造業(yè)的進步和效益的提高。在國外，20世紀30年代德國Salomon博士提出高速切削理念以來，經(jīng)半個世紀的探索和研究，隨數(shù)控機床和刀具技術(shù)的進步，80年代末和90年代初開始應(yīng)用并快速發(fā)展到廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具制造業(yè)加工鋁、鎂合金、鋼、鑄鐵及其合金、超級合金及碳纖維增強塑料等復(fù)合材料，其中加工鑄鐵和鋁合金最為普遍。不同材料的高速切削加工速度范圍????高速切削技術(shù)在國內(nèi)起步較晚，20世紀80年代中期開始研究陶瓷刀具高速切削淬硬鋼并在生產(chǎn)中應(yīng)用，
3、其后引起對高速切削加工的普遍關(guān)注，目前主要還是以高速鋼、硬質(zhì)合金刀具為主，硬質(zhì)合金刀具切削速度≤100～200m/min，高速鋼刀具在40m/min以內(nèi)。但在汽車、模具、航空和工程機械制造業(yè)進口了一大批數(shù)控機床和加工中心，國內(nèi)也生產(chǎn)了一批數(shù)控機床，隨著高速切削的深入研究，這些行業(yè)有的已逐步應(yīng)用高速切削加工技術(shù)，并取得很好的經(jīng)濟效益。二、高速切削加工理論基礎(chǔ)(1)切屑形成特征不同材料在不同狀態(tài)下的切屑形態(tài):(a)供貨狀態(tài)，切削速度127.2m/min連續(xù)帶狀切屑（D.LEE）（b）硬度325HB，切削速度125.5m/min鋸齒狀切屑(c)硬度3
4、25HB，切削速度250m/min鋸齒狀切屑(d)硬度325HB，切削速度2600m/min即將分離的鋸齒狀切屑高速切削不同狀態(tài)AISI4340鋼（40CrNiMoA）時的切屑形態(tài)（縱截面微觀照片）（（b）、（c）、（d）從komarduri）切削滲碳淬硬20CrMnTi鋼（HRC60～62）在100～110m/min時的切屑形貌????工件材料及其性能和切削條件對切屑形態(tài)起主要作用，其中工件材料及其性能有決定性的影響。一般低硬度和高熱物理性能KρC（導(dǎo)熱性K、密度ρ和比熱容C的乘積）的工件材料如鋁合金、低碳鋼和未淬硬的鋼與合金鋼等，在很大切削
5、速度范圍內(nèi)容易形成連續(xù)帶狀切屑。????硬度較高和低熱物理特性KρC的工件材料，如熱處理的鋼與合金鋼、鈦合金和超級合金，在很寬的切削速度范圍均形成鋸齒狀切屑，隨切削速度的提高，鋸齒化程度增高，直至形成分離的單元切屑。(2)切削力學(xué)????圖中Fs為剪切力，F(xiàn)m為高速切削時切屑動量改變所需的作用力；Ff為作用在后刀面上的摩擦力。直角切削時剪切角和前刀面受力簡圖?剪切角φ和摩擦系數(shù)μ（＝tgβ）的關(guān)系可用Merchant公式估算實驗證明在高速切削時計算的φ角與測量的結(jié)果有良好的一致性高速切削4340鋼（40CrNiMoA）時剪切角φ的計算值與測量值
6、的比較（Recht）?????在高速切削范圍內(nèi)，隨切削速度提高，摩擦系數(shù)減少，剪切角φ增大，切削力降低。Al2O3基陶瓷刀具端銑調(diào)質(zhì)45＃鋼時的切削力（3）切削熱和切削溫度切削時的熱量主要來自剪切變形功、刀－屑和刀－工件摩擦功。干切時，切削熱主要由切屑、工件和刀具傳出去，周圍介質(zhì)傳出小于1％。切削時熱的產(chǎn)生與傳出立銑鋁合金時，流入各部分的切削熱量Al2O3基陶瓷刀具端銑淬硬鋼T10A（HRC58～65）時的切削溫度切削速度對切削溫度的影響試驗結(jié)果。隨切削速度的提高，開始切削溫度升高很快，但達到一定速度后，切削溫度的升高逐漸緩慢，甚至很少升高。?
7、(4)表面粗糙度隨V增加，加工表面粗糙度有所減少。實驗用的ACE－V500加工中心最高轉(zhuǎn)數(shù)為10000r/min，其一段和二階固有頻率分別為50Hz（3000r/min）和113Hz（6780r/min）。?涂層立銑刀銑削溝槽時轉(zhuǎn)速對加工粗糙度的影響高速切削加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展(2)中國工程院院士、山東大學(xué)艾興教授三、高速切削刀具材料(1)高速切削刀具材料·金剛石·天然金剛石·聚晶金剛石(PCD)·人工合成單晶金剛石·金剛石涂層·立方氮化硼(PCBN)·陶瓷刀具：有氧化鋁(Al2O3)基和氮化硅(Si3N4)基兩大類·TiC(N)基硬質(zhì)合金（金
8、屬陶瓷）·涂層刀具——優(yōu)異的高速鋼、WC基、TiC(N)基硬質(zhì)合金和陶瓷為基體。復(fù)合涂層。a)硬涂層：CVD的TiCN+Al2O3+TiN；TiCN+
