【正文】 要有高速的伺服系統(tǒng)，這不僅是為了提高生產(chǎn)效率，也是維持高速切削中刀具正常工作的必要條件，否則會造成刀個的急劇磨損與升溫，破壞工件加工的表面質(zhì)量。 但其無通用性，維護保養(yǎng)較困難。 液體動靜壓軸承 它是用電磁力將主軸無機械接觸地懸浮起來，其轉(zhuǎn)速可達45000r/min，功率為20kW，精度高，易實現(xiàn)實時診斷和在線監(jiān)控，是理想的支承元件，但其價格較高。 高速精密軸承 同時使用油霧潤滑、混合陶瓷軸承等新技術(shù)，使主軸免維護、長壽命、高精度。范圍內(nèi)某一設(shè)定溫度，精度為177。電主軸采用了電子傳感器來控制溫度，自帶水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使主軸在高速旋轉(zhuǎn)時保持恒溫，一般可控制在20176。 高速主軸 )，性能良好的機床是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。 1 高速切削機床 目前，面對日益加劇的國際竟爭，國內(nèi)廣大企業(yè)迫切需要對HSC加工技術(shù)有比較全面的了解，以便能正確選購有關(guān)技術(shù)裝備，并充分發(fā)揮其作用，獲得予期的經(jīng)濟效益。 在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當切削速度到達臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進行高速切削，從而大大地減少切削工時，成倍提高機床的生產(chǎn)率，同時提高加工質(zhì)量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。他認為一定的工作材料對應(yīng)有一個臨界切削速度，其切削溫度最高。 1 高速切削機床 為了適應(yīng)粗精加工，輕重切削和快速移動，同時保證高精度(定位精度177。他認為一定的工作材料對應(yīng)有一個臨界切削速度，其切削溫度最高。不足之處是品種規(guī)格不夠齊全，某些產(chǎn)品質(zhì)量欠佳，推廣應(yīng)用尚不普遍。目前與國外的差距主要表現(xiàn)在制造工藝水平較低，高精度陶瓷刀片和某些品種的陶瓷刀具(如加入氮化物的陶瓷刀具)質(zhì)量欠佳，陶瓷刀具的推廣應(yīng)用也不如發(fā)達國家普遍。目前陶瓷刀具的研發(fā)水平已達到國際先進水平，陶瓷刀具的性能水平也不低于國外同類產(chǎn)品。國內(nèi)對于陶瓷刀具的研究較為充分，已基本建立了融切削學和陶瓷學為一體的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料設(shè)計、研究理論新體系。硬質(zhì)合金焊接刀具的應(yīng)用仍十分普遍；鋁高速鋼、粉末冶金高速鋼的使用很少；由于市場供應(yīng)的國產(chǎn)高速鋼質(zhì)量下滑，使含鈷高速鋼刀具品質(zhì)較差；高性能硬質(zhì)合金及細(超細)顆粒硬質(zhì)合金較少，幾乎無專用牌號。m189。2.表3 部分新型陶瓷刀具材料的物理性能及用途牌號密度(g用細顆粒硬質(zhì)合金制造并涂覆耐熱、耐磨及潤滑涂層的麻花鉆在高速濕式加工結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼時，切削速度可達200m/min ，進給速度可達1600mm/min ；進行高速干式鉆孔時切削速度可達15Om/min ，進給速度可達1200mm/min 。 f. 高速鋼、硬質(zhì)合金刀具材料 高性能鈷高速鋼、粉末冶金高速鋼、整體硬質(zhì)合金材料等已成為制造滾刀、剃齒刀、插齒刀等齒輪刀具的主流刀具材料，可用于齒輪的高速切削。m的PCD刀具適于切削加工Si含量≤12%的鋁合金(切削速度v=500～3500m/min)及通用非金屬材料；PCD粒徑為4～5181。PCD顆粒的大小對刀具的加工性能影響較大，如PCD粒徑為10～25181。多齒焊接式PCD刀具的切削刃對刀柄的跳動較小，尤其適合對各種有色金屬零件的成形面、孔、階梯孔等進行大批量高速加工，如采用鋁基體刀盤的216。研究證明，采用純CBN材料制成的刀具在許多情況下并不能獲得最佳加工效果，為此，國外已開發(fā)出各種成分配比的CBN刀片及CBN+金屬陶瓷復合刀片，根據(jù)不同的加工用途，刀片中的CBN 含量也應(yīng)相應(yīng)變化(見表2)。由于CBN刀具加工高硬度零件時可獲得良好的加工表面粗糙度，因此采用CBN刀具切削淬硬鋼可實現(xiàn)“以切代磨”。陶瓷刀具可在200～1000m/min 的切削速度范圍內(nèi)高速切削軟鋼(如A3鋼)、淬硬鋼、鑄鐵及其合金等。 c. 陶瓷刀具材料 陶瓷刀具材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類，是通過在氧化鋁和氮化硅基體中分別加入碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等得到的，此外還有多相陶瓷材料。金屬陶瓷材料主要包括高耐磨性TiC基硬質(zhì)合金(TiC+Ni或Mo)、高韌性TiC基硬質(zhì)合金(TiC+TaC+WC)、強韌TiN基硬質(zhì)合金(以TiN 為主體)、高強韌性TiCN基硬質(zhì)合金(TiCN+ NbC)等。此外，最新開發(fā)的納米涂層刀具材料在高速切削中也具有廣闊的應(yīng)用前景，如日本住友公司已開發(fā)出納米TiN/AIN 復合涂層銑刀片，涂層共達2000層。金剛石膜涂層刀具主要適用于加工有色金屬。硬涂層刀具的涂層材料主要有氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鋁鈦(TiAlN)、碳氮化鋁鈦(TiAlCN)等，其中TiAlN在高速切削中性能優(yōu)異，其最高工作溫度可達800 ℃ 。 1. 國外高速切削刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀 a. 涂層刀具材料 涂層刀具是通過在刀具基體上涂覆金屬化合物薄膜，以獲得遠高于基體的表面硬度和優(yōu)良的切削性能。一些新型刀具材料(如氧化物、碳化物、氮化物陶瓷刀具和CBN等)具有良好的耐熱性；晶須增韌陶瓷刀具和涂層技術(shù)的應(yīng)用大大提高了刀具硬度，并使刀具兼有高硬度的刃部和高韌性的基體；用聚晶方法得到的聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片的硬度高達3500～4500HV，己成為高速切削淬硬鋼的首選刀具；同樣用聚晶方法得到的聚晶金剛石(PCD)刀片的硬度可達6000～1000OHV，用PCD材料制作的車刀、銑刀、鉆頭等可對有色金屬進行高速切削，有時也應(yīng)用于黑色金屬的切削加工。超硬材料金剛石在700 ℃ 左右會發(fā)生氧化，但用于加工有色金屬時，由于切削溫度不是太高，尚可實現(xiàn)較高速度的切削。當切削速度提高時，工具鋼材料的刀尖往往會因無法承受切削高溫而發(fā)生燒蝕或急劇磨損。刀具材料的進步是切削加工技術(shù)進步的決定性因素之一。為實現(xiàn)切削加工的高速化，必須研究及開發(fā)與高速切削相適應(yīng)的刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)及刀具監(jiān)控技術(shù)。切削加工的主要發(fā)展方向之一是高速切削(包括高速軟切削、高速硬切削、高速干切削、大進給量切削等)。高速切削刀具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 引言在機械加工中，切削、磨削加工目前仍是零件最終形成的主要工藝手段。高速切削時，隨著切削速度的提高，切削力逐漸減小，切削溫升逐漸趨緩，加工表面質(zhì)量提高，加工成本降低。 表1 刀具材料的發(fā)展進程材料類型各種刀具材料系列發(fā)展年代工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼1850高速鋼通用高速鋼高性能高速鋼低合金高速鋼粉末冶金高速鋼涂層高速鋼1928～197819541970～19801977硬質(zhì)合金普通硬質(zhì)合金超微粒硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金TiC基硬質(zhì)合金(金屬陶瓷)1923～19691967～19701959～19781965～1974陶瓷氧化鋁基陶瓷碳化硅基陶瓷1938～19551981超硬刀具材料天然金剛石聚晶金剛石立方氮化硼1955～19741957～19742 高速切削刀具材料的發(fā)展現(xiàn)狀從十九世紀中期迄今，刀具材料的發(fā)展進程如表1所示。對于高速切削加工，刀具材料更具有舉足輕重的影響。另一種主要刀具材料硬質(zhì)合金的主要成分為WC或TiC等硬質(zhì)碳化物，但由于采用鐵系金屬作為結(jié)合劑，因此通常也難以承受高速切削產(chǎn)生的高溫。近三、四十年來刀具材料所取得的突破使高速切削中出現(xiàn)的問題得到了較好解決。 目前適用于高速切削的刀具主要有涂層刀具、金屬陶瓷(TiCN 基硬質(zhì)合金)刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)刀具等。常用的刀具基體材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷等；涂層既可以是單涂層、雙涂層或多涂層，也可以是由幾種涂層材料復合而成的復合涂層。近年來相繼開發(fā)的一些新型PVD 硬涂層材料，如CBN、氮化碳(CNx)、Al2O3 、氮化物(TiN/NbN，TiN/VN)等，在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，十分適合用于高速切削。軟涂層刀具(如采用硫族化合物MoSWS2作為涂層材料的高速鋼刀具)主要用于加工高強度鋁合金、鈦合金或貴重金屬材料。 b. 金屬陶瓷刀具材料 金屬陶瓷具有較高的室溫硬度、高溫硬度及良好的耐磨性。金屬陶瓷刀具可在300～500m/min的切削速度范圍內(nèi)高速精車鋼和鑄鐵。目前國外開發(fā)的氧化鋁基陶瓷刀具約有20余個品種，約占陶瓷刀具總量的2/3；氮化硅基陶瓷刀具約有10余個品種，約占陶瓷刀具總量的1/3。表2 對應(yīng)不同加工用途的刀片CBN含量CBN 含量刀片加工用途50%連續(xù)切削淬硬鋼(45～65HRC)65%半斷續(xù)切削淬硬鋼(45～65HRC)80%加工鎳鉻鑄鐵90%連續(xù)重載切削淬硬鋼(45～65HRC)80%～90%高速切削鑄鐵(v=500～1300m/min)粗切削、半粗切削淬硬鋼d. CBN刀具材料 立方氮化硼(CBN)刀具具有極高的硬度及紅硬性，是高速精加工或半精加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等的理想刀具材料。由于CBN刀坯價格較高及考慮重磨等因素，一般是在可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的一個角上鑲焊一塊CBN刀坯，且通常只做一個刀尖。 e. PCD刀具材料 聚晶金剛石(PCD)材料具有高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦系數(shù)等特點，PCD刀具可實現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高速、高精度、高穩(wěn)定性加工。100mm六齒高速銑刀的最高切削速度可達7000m/min。m的PCD刀具適于切削加工Si含量≥12%的鋁合金(切削速度v=300～1500m/min)及硬質(zhì)合金；PCD粒徑為8～9181。m的PCD刀具適于切削加工FRP、木材或純鋁等材料。用硬質(zhì)合金粉末、高速鋼粉末配制而成的新型粉末冶金材料制成的滾刀其滾削速度可達150～180m/min, 如再對其進行TiAlN 涂層處理，則可應(yīng)用于高速干切削。用細顆粒硬質(zhì)合金制成的高速絲錐加工普通鑄鐵時，最高攻絲速度可達100m/min。cm3) 硬度(HRC)抗彎強度(MPa)斷裂韌性( MPa)用途LT55～900適于加工多種鋼(55HRC)和鑄鐵，特別適于加工超高強度鋼和高硬鑄鐵SG4～850適于加工各種鋼和鑄鐵，特別適于加工淬硬鋼(60～65HRC) JX194～95700～800適于加工高溫鎳基合金JX293～94650～750～最適于加工純鎳和高鎳合金LP194～95800～900適于加工各種鋼和鑄鐵LP294～95700～8007～8適于斷續(xù)切削加工各種鋼和鑄鐵LD1～700～860～適于斷續(xù)切削加工各種鋼和鑄鐵LD2～700～860～適于斷續(xù)切削加工各種鋼和鑄鐵FG194～95700～800同LP1 ，適于加工超高硬鋼和高硬鑄鐵FG2～700～80084特別適于加工淬硬鋼FH1復合刀片94～95800～1000～特別適于加工超高硬鋼和高硬鑄鐵FH2～～特別適于加工淬硬鋼和斷續(xù)切削3. 國內(nèi)高速切削刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內(nèi)最常用的刀具材料仍為高速鋼和硬質(zhì)合金，且以普通高速鋼和普通硬質(zhì)合金為主。我國的刀具涂層技術(shù)與國外相比差距較大，金剛石膜涂層技術(shù)尚處于研發(fā)階段；尚無商品化TiCN涂層產(chǎn)品；TiAIN、MoS2涂層、納米涂層等新技術(shù)尚待研究；具有優(yōu)良耐磨性、抗高溫、抗熱震性的高速切削刀具材料也函待開發(fā)。國產(chǎn)氧化鋁基陶瓷刀具已有近20個品種(部分產(chǎn)品性能及用途見表3) ，氮化硅基陶瓷刀具已有近10 個品種，陶瓷刀具的生產(chǎn)能力也較大。已開發(fā)成功陶瓷—硬質(zhì)合金復合刀片、梯度功能陶瓷刀片、多種采用協(xié)同增韌機理的陶瓷刀具等國外尚未見報道的新產(chǎn)品。 國內(nèi)已開發(fā)出可分別用于車削、鏜削、銑削等加工領(lǐng)域的多種不同CBN含量的CBN刀具和不同顆粒尺寸的PCD刀具，其中CBN刀具主要用于高速加工淬硬鋼、高硬鑄鐵及某些難加工材料，PCD刀具則用于加工鋁合金。高速切削的技術(shù)裝備作者：佚名 文章來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 112 更新時間：2006424 內(nèi)容摘要: 高速切削(High Speed CuttingHSC)概念起源于德國切削物理學家Carl Salomn的著名切削實驗及其物理引伸。 在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度Tv隨著切削速度Vc的增大而提高，當切削速度到達臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降(見圖1C區(qū))，所以越過B區(qū)，在高速區(qū)C區(qū)進行切削，則可用現(xiàn)有的刀具進行高速切削，從而大大地減少切削工時，成倍提高機床的生產(chǎn)率，同時提高加工質(zhì)量管理，并可用于切削各種硬、韌性、難加工材料的工件。)，性能良好的機床是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。 高速切削(High Speed CuttingHSC)概念起源于德國切削物理學家Carl Salomn的著名切削實驗及其物理引伸。因此，自上世紀80年代以來，國外在制造業(yè)的模具、航空、航天、汽車、精密機械、光學和家電等許多部門中，開始廣泛應(yīng)用該先進技術(shù)、取得了很大的成效。 為了適應(yīng)粗精加工，輕重切削和快速移動，同時保證高精度(定位精度177。其關(guān)鍵技術(shù)有以下幾項： 高速主軸是高速切削機床的核心部件，隨著對主軸轉(zhuǎn)速要求的不斷提高，傳統(tǒng)的齒輪——皮帶變速傳動系統(tǒng)由于本身的振動、噪音等原因已不能適應(yīng)要求，取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸，它將主軸電機與機床主軸合二為一，實現(xiàn)了主軸電機與機床主軸的一體化。~25176。 176。 高速軸承是高速切削機床的核心，是決定高速主軸壽命和負載容量的最關(guān)鍵