干切削

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干式加工技术切削刀具的研究

干式加工技术切削刀具的研究

1 切 削 刀具 需具 备 的性 能
在 干加 工时 ,由于在 切 削过程 中缺少 了冷 却 润滑 液 的润 滑 、冷 却 和冲 屑作 用 ,会 导 刀具 与工 件 间 的摩 擦 增 大 、切削 湿度 升高 、粘结 加剧 和 切 屑堵塞 ,从 而造 成 刀 具 寿命 、加 工精度 和 切 削效 率 的下 降。 因此 ,干 式加 工 刀具 必须具 备 以下条 件 :① 刀 具材 料 必须 具有 极 高的 红
度 并保 持 同 轴度 误 差 0 1m . 2 m,在 此 我们 可 以选 用 洁 净 O
环 保 的干式 切削替 代传 统 的强化 冷却 的磨 削加工 。 ( ) 陶瓷 材料 :陶瓷 具有 硬 度 高 、化 学稳定 性 和 抗 2 粘 结性 好 、摩 擦 系数 低 等优 点 ,是 相对 廉 价 的干 切削 刀 具 材料 ,但 其 强度 、韧性 和抗 冲击 性 能差 ,为 此加 入 各 种增 韧 补强相 并改 进其 压制 工艺 。 目前 ,通 常用 S3 i 基 N 陶 瓷 刀 片 干切 削 灰 铸 铁 和球 墨铸 铁 ,用 A 2 陶 瓷 刀 l 基 0 片 干切 削淬硬 钢和 冷硬 铸铁 。
为使干式切削加工可顺利进行达到甚至超过湿切削时的加工质量生产率和刀具耐用度我们可以通过分析干式切削刀具的材料涂层几何形状及结构等因素寻求相应的技术解决方案及措施来弥补不使用切削液的缺陷切削刀具需具备的性能在干加工时由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑冷却和冲屑作用会导刀具与工件间的摩擦增大切削湿度升高粘结加剧和切屑堵塞从而造成刀具寿命加工精度和切削效率的下降
开发 和 采用 耐 高温 磨 损 的刀具 材 料 。在 目前 ,用 于干 加 工 的主 要有 立 方氮 化 硼 (B ) C N 、陶瓷 刀具 材 料 、钛 基 硬 质 合金 (emes、聚 晶金刚 石 (C )和 硬质合 金等 。 Cr t ) PD ( )立 方氮 化 硼 (B ) B 1 C N :C N是 一 种仅 次 于金 刚 石

车刀各部位名称及功能)

车刀各部位名称及功能)

车刀各部位名称及功能日期:2009-9-28 来源:刀网[大中小]车刀属于单锋刀具,因车削工作物形状不同而有很多型式,但它各部位的名称及作用却是相同的。

一支良好的车刀必须具有刚性良好的刀柄及锋利的刀锋两大部份。

车刀的刀刃角度,直接影响车削效果,不同的车刀材质及工件材料、刀刃的角度亦不相同。

车床用车刀具有四个重要角度,即前间隙角、边间隙角、后斜角及边斜角。

1 前间隙角自刀鼻往下向刀内倾斜的角度为前间隙角,因有前间隙角,工作面和刀尖下形成一空间,使切削作用集中于刀鼻。

若此角度太小,刀具将在表面上摩擦,而产生粗糙面,角度太大,刀具容易发生震颤,使刀鼻碎裂无法光制。

装上具有倾斜中刀把的车刀磨前间隙角时,需考虑刀把倾斜角度。

高速钢车刀此角度约8~10度之间,碳化物车刀则在6~8度之间。

2 边间隙角刀侧面自切削边向刀内倾斜的角度为边间隙角。

边间隙角使工作物面和刀侧面形成一空间使切削作用集中于切削边提高切削效率。

高速钢车刀此角度约10~12度之间。

3 后斜角从刀顶面自刀鼻向刀柄倾斜的角度为后斜角。

此角度主要是在引导排屑及减少排屑阻力。

切削一般金属,高速钢车刀一般为8~16度,而碳化物车刀为负倾角或零度。

4 边斜角从刀顶面自切削边向另一边倾斜,此倾斜面和水平面所成角度为边斜角。

此角度是使切屑脱离工作物的角度,使排屑容易并获得有效之车削。

切削一般金属,高速钢车刀此角度大约为10~14度,而碳化物车刀可为正倾角也可为负倾角。

5 刀端角刀刃前端与刀柄垂直之角度。

此角度的作用为保持刀刃前端与工件有一间隙避免刀刃与工件磨擦或擦伤已加工之表面。

6 切边角刀刃前端与刀柄垂直之角度,其作用为改变切层的厚度。

同时切边角亦可改变车刀受力方向,减少进刀阻力,增加刀具寿命,因此一般粗车时,宜采用切边角较大之车刀,以减少进刀阻力,增加切削速度。

7 刀鼻半径刀刃最高点之刀口圆弧半径。

刀鼻半径大强度大,用于大的切削深度,但容易产生高频振动。

摘要:干式切削是一种绿色制造工艺技术

摘要:干式切削是一种绿色制造工艺技术

摘要:干式切削是一种绿色制造工艺技术,它已成为金属切削加工发展的趋势之一。

文中分析了干式切削加工对刀具的要求,讨论了刀具材料的选择并结合实例分析了干式切削技术在铣削中的应用。

1、前言现今大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。

切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能,对延长刀具使用寿命,保证加工质量起着重要的作用。

但是近几年随着人类社会对环境保护的日益重视,人们开始关注切削液所带来的一系列负作用。

一方面,切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源,增加加工成本。

据德国许多公司统计计算的资料表明,使用冷却液费用占总制造成本的16%,而切削刀具消耗的费用只占成本的3~4%。

另一方面,切削液对环境的污染较为严重,甚至危害工人健康。

为使金属切削加工尽可能少地产生污染,人们提出了“清洁化生产”这一概念。

干切削是消除切削液污染,降低产品成本,实现清洁化生产的最有效的途径。

要实现干式切削,必须合理选择刀具材料,设计合理的刀具几何参数。

干式切削技术已成为金属切削加工发展的趋势之一。

近年来,它在车削和铣削中的应用已日益普遍,在钻削、镗削和滚齿方面也取得了重大的突破。

本文结合工作实际,仅就干式切削技术在不锈钢铣削中的应用进行论述。

2、干式切削加工对刀具的要求切削刀具的性能取决于刀具材料和刀具结构及几何参数。

不同加工方法对刀具的设计侧重点有所不同。

对于干式切削加工刀具必须具备下述性能:(1)刀具应具有较高的耐热性和良好的耐磨性。

(2)切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。

(3)刀具形状要保证排屑流畅和易于散热。

(4)刀具应具有更高的强度和耐冲击韧性。

在实际生产中,应根据工件材料的物理、力学性能和工序特点,合理选用刀具材料、涂层,优化刀具结构和几何参数,并注意刀具材料与工件材料的匹配,才能设计和制造出适用于干式切削的刀具。

1)干式切削加工的刀具材料干式切削时刀具材料最重要的是必须具各高的红硬性和高的耐冲击性。

高强度螺栓加工工艺

高强度螺栓加工工艺

高强度螺栓加工工艺螺栓类零件是一种重要标准件,用做连接紧固件,在各领域的应用相当广泛,根据其机械和物理性能的不同,分成10种类别,其中机械性能等级大于等于8.8级的螺栓,我们通常称其为高强度螺栓。

一、高强度螺栓主要结构及作用高强度螺栓种类较多,形状也不尽相同,外部尺寸更是千变万化,但整体上其主要结构和整体外部形状具有一定的相似性。

根据这些相似性,我们将其分成三个主要部分:头部、杆部和螺纹部分。

如下简图所示:下面我们简要介绍一下各部分的作用极其重点要素:1. 头部头部主要作用是在螺母与螺栓配合时施加一个反向力矩,保证螺母有足够拧紧力矩。

形式种类较多,主要有方头、半圆头、六角头等形式。

另外,一些非标准件高强度螺栓头部形式由设计者根据装配需要特别设计。

2. 杆部杆部主要起导向作用,特别是导径螺栓,装配后承受一定的径向剪切力,要求与孔小间隙配合,对杆部外圆精度和粗糙度要求严格。

一些装配后只承受轴向拉伸力的螺栓对杆部要求不是很严格,外圆尺寸公差较大。

对高强度螺栓来说,杆部与头部接触部位要求一定圆角,避免承受较大拉力时该部位断裂,同时避免热处理冷却时产生裂纹,是加工重点注意要素。

3. 螺纹部分螺纹部分是螺栓最主要部分,主要起连接紧固作用。

可以分成有效螺纹部分,收尾部分(退刀部分)和螺纹末端三部分;螺纹三个主要要素:螺距、牙形半角和螺距,直接影响螺纹配合精度,也是加工重点注意要素。

二、高强度螺栓工艺分析高强度螺栓机械加工一般不需要精度极高的专用机床,在普通设备上即可完成加工。

根据其三个主要部分,我们将其加工工艺分成三部分:头部的加工、杆部加工和螺纹加工。

每一部分的加工工艺又因其尺寸形状及技术要求的不同分成若干种类,采用不同的加工方法;虽然我们将其分成了三部分,但三部分的加工是相辅相成的,相互关联的,可能共存于同一工序,也可能共存于同一工步。

1. 头部的加工⑴毛坯毛坯形式:螺栓头部形状直接决定产品毛坯形式。

一般来说,方头螺栓毛坯可选用冷拉方钢,六角头螺栓毛坯可选用冷拉六角钢,半圆头螺栓毛坯应选用锻件毛坯;头部形状特别设计的螺栓应根据具体形状具体分析选用毛坯,为避免增加头部加工工序,在技术要求允许的情况下建议选用锻件毛坯;头部最大被包容尺寸和杆部外圆尺寸相差较大或者整体长度尺寸较大的,为减少材料浪费和减少加工工时,建议选用锻件毛坯。

干式切削

干式切削

干式与准干式切削技术目前绝大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。

切削液具有冷却、润滑、清洗和排屑等功能,对延长刀具使用寿命和保证加工质量起着重要的作用。

但是近年来,随着人们对环境保护的日益重视,切削液所带来的一系列负作用已受到关注。

一方面,切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源,增加加工成本,据德国一些公司的统计数据显示,冷却液费用占总制造成本的16%,而切削刀具消耗的费用只占成本的3%^-4%;另一方面,切削液对环境的污染较为严重,甚至危害操作人员的健康。

为此,越来越多的学者开始倡导“清洁生产”的理念。

干式切削是消除切削液污染、降低产品成本、实现清洁生产的最有效途径。

实现干式切削的最大技术难题是刀具,它是使干式切削加工得以顺利进行的关键因素。

必须选择合理的刀具结构和刀具材料,设计合理的刀具几何参数,并采取相应的工艺措施。

干式切削技术己成为金属切削加工发展的趋势之一。

(1)干式切削加工对刀具材料的要求干式切削加工过程中,刀具要承受很大的压力,同时由于切削时产生的金属塑性变形,以及在无切削液的情况下刀具、切屑、工件相互接触表面间将产生更强烈的摩擦,使刀具切削刃上产生极高的温度并受到很大的应力作用,在这样的条件下,刀具将迅速磨损或破损。

因此,干式切削刀具必须具备以下性能:①具有较高的耐热性和良好的耐磨性;②具有更高的强度和耐冲击韧性;③切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。

目前适用于干式切削的刀具材料有超细颗粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷及金属陶瓷、CBN及PCD等。

对硬质合金刀具来说,表面涂层是提高其性能的最有效措施。

涂层在切削过程中的作用如同在刀具与切屑/工件之间增加了力和热的隔离层,可有效地阻止将热量传递到刀具基体上。

另外,MOS2等“软”涂层可有效降低刀具表面的摩擦系数。

近年来开发成功的纳米涂层技术,将数百层具有软、硬不同特性的涂层复合叠加,总厚度仅为2^-5卿,既使刀具的硬度和韧性显著增加,又使其具有优异的抗摩擦、抗磨损和自润滑性能,非常适合干式切削。

干式切削技术在铣削加工中的应用

干式切削技术在铣削加工中的应用
维普资讯
般 戏 乒程砰 2 0 . 0 26
事壁画 麴癌徨癌卿画 画画 厕
朱从容 王 , 魄 (. 1 浙江海 洋学 院 工程 学院 , 浙江 舟 山 3 6 0 ; . 10 4 2山高刀具有 限公 司 , 海 2 0 3 上 0 3 6) 摘 要 : 式切 削是一 种绿 色制造 工 艺技术 , 已成为金属切 削加 工发展 的趋势之一 。文 中分析 了干式切 削加 干 它 工对 刀具 的要 求 , 讨论 了刀具材料 的选择 , 并结合 实例 分析 了干式切 削技 术在 铣 削 中的应 用。
切 削刀具 的性 能取决 于 刀具材 料和 刀具结构及 几
何参数 。不 同加工方法 对刀具 的设计 侧重点有所 不 同。
已取得 了很大 的成就 ,上 面所提 到的几个 典型 的谐波
ห้องสมุดไป่ตู้
[ 2] 沈允文 , 刘更 , 王风 才 皆 波齿轮传 动柔轮的固有振动 分析 [ ] J.
齿 轮 ,9 9 1 ( . 1 8 ,3 3)
Ab t a t s r c : Dr ma h n n i t c n lg o r e ma u a u i g I h s e o o e f t e r n s i mea c ti g y c i ig s a e h o o y f g e n n f c r . t a b c me n o h te d n n tl u t n d v l p n .I h s p p r e eo me t n t i a e ,we a ay e t e d ma d n c t n o l f r d ma h n n n ic s t e s l c n lz h e n o u t g t o o r i y c i ig a d ds u s h ee t o o l ma e a .W e r s n h d c i i g a p i ai n i l n t x mp e f t o t r 1 i p e e t t e r ma h n n p l t n mil g wi e a l . y c o i h

干式切削在生产中的应用

干式切削在生产中的应用
术的开发 与应 用。在切 削液 长效化 ( 寿命化) 长 方面 ,切削 液的合成 化 是开发的项 目之一 。由于合成切 削
近年来,许多发达国家在工厂 条件允许的情况下正积极地采用干
式切削加 工技术 ,以达到 减少切削
( )增加 了冷却废物处理的 2
费用。 ( )湿式 废 屑在利 用前 先要 3
的混合而导致界 面活性剂的恶化 ,
来源之一,其中传统加工所使用的 切削液给环境造成了严重的污染。 随着人们对环境保护的 日益重视, 尤其是环境保护法规的严格实施, 对制造业产生的环境污染提出了更 高的要求 。一种能减少对环境污 染、节约资源和能源的绿色制造技
术— 干切 削加 工技 术 ,越来越受
在干式切削加工中, 选择了润滑、冷却和排屑性能优 良的半干式切削
加工 ,雾状切 削剂供给方式 把外部 混合 内部供给 方式作为 研究 开发的主要 内容 。外部 混合 方式可供给 的喷 雾量少 ,但作为技 术核心 的喷雾 生成部分 开发的 自由度大 ,主轴 内部 结构不 需做大 的改动 ,因此 ,可在所有 制造厂 家生产 的设备上 采用 。
管路的阻力而使切削液泵的规格减 小和无液压化等。通常情况下,工
作 中即使泵 的额定 功率很小 , 它 但 消耗的功率一般也 都很大 ,特 别是
所以油水分离等都是可控制的有利

面;同时也应充分注意对设备的
不利影响 ( 如滑动部分润滑液被洗
掉 及泄 漏对 电气系 统 的影 响) 和废
水可处理性 。
量 的 切 削 热 量 带 走 。 图4 德 国 为
()刀具材料 干式加工时,切 削材料最重要的要素是耐高温性。 2
如果必须用大的前角的话,高硬度也是必须的。目前,适用于干式加工的

干切削

干切削

前言随着高速加工技术的迅猛发展,加工过程中使用的切削液用量越来越大,其流量有时高达80~100L/min。

但大量切削液的使用造成了非常突出的负面影响:(1)零件的生产成本大幅度提高,在零件加工的总成本中,切削液费用约占16% ,而刀具的费用只占总成本的4%。

(2)造成对环境的严重污染,如把未经处理的切削液排入江河湖海,就会污染土地、水源和空气,严重影响动植物的生长,破坏生态环境。

(3)直接危害车间工人的身体健康,目前生产中广泛使用的水基切削液含有对人体有害的化学成分。

在切削(磨削)过程中,切削液受热挥发形成烟雾,在车间常常弥漫着难闻的异味,会引起操作工人肺部和呼吸道的诸多疾病,人手和切削液直接接触,还会诱发多种皮肤病,直接影响工人健康。

上述负面影响,已成为机械工业发展的一大障碍。

这就使人们会提出这样一个问题:机械加工中能不能不用或少用切削液呢?干切削(Dry Cutting)技术就是在这样的历史背景下应运而生,并从90年代中期以来迅速发展起来的。

干切削技术起源于欧洲,目前在西欧各国也最为盛行。

据统计现在已有8%左右的德国企业采用了干切削技术。

到2003年,德国制造业将有20%以上采用干切削技术。

在干切削研究和应用方面,目前德国处于国际领先地位。

日本已开发成功不使用切削液的干式加工中心。

装有液氮冷却的干切削系统,从空气中提取高纯度氮气,常温下以5~6个大气压的压力将液氮送往切削区,可顺利实现干切削。

我国成都工具研究所、山东工业大学和清华大学等单位对超硬刀具材料及刀具涂层技术进行过系统的研究,陶瓷刀具在我国目前已形成了一定的生产能力,这些都为干切削技术的研究与应用打下了初步的技术基础。

北京机床研究所最近开发成功了能实现高速干切削的KT系列加工中心。

2 切削液的功能和实现干切削的主要难点干切削并不是简单地停止使用切削液就能实现的。

必须分析在停用切削液以后,会出现什么问题?应采取什么措施来消除这些不利影响?为此,首先应对切削液在机械加工中的作用和功能有一个全面、深入的认识。

干切削加工关键技术的研究

干切削加工关键技术的研究

3 干切 削加 工的 关键 技 术
3 1 干 切 削 的 刀 具 技 术 .
只要加工过 程不使用 切削液 或使用微量切 削液 ,j - 出 j r  ̄-
工件 形成 切屑干燥 、 干净 ” 清洁 ) “ ( 且能保证 加工质 量方法 , 就
可 归结 为干切削 技术范 畴 。如采用 最小量 润滑技 术 ( nm l Mii a Q at u r a o , L 法加工时 , u n t L bi t n MQ ) i y ci 工件 切屑 可保持 干燥 , 过 去文献称 之为“ 准干切削 ” N a- r c tn )实际上从广 义来 ( erD y ut g , i 说, 可认为其 属于干切削 范畴。
干 切 削 技 术 可 表 述 为 :切 削 过 程 不 使 用 切 削 液 或 使 用 微
由于不使用 切削液 ,干切削时 的切 削温度 比普通湿 切削
高很 多 , 刀具能否 承受 干切削时 的巨大热 能 , 实现 干切削的 是
关键 。这方面主要措施有 :
() 1 采用新型 的刀具材料 。 干切削不仅 要求刀具材料 具有
用 , 化 了生产系统 , 约了生产成本 。 简 节
新 工艺 和新技术 。随着绿色制造 、 清洁制造等生产理念 的成熟 ,
人们越来越清醒地意识到 , 切削液大量使用所带来负 面影 响 :

() 3 节省 了与切 削液及切 屑处理有关 的费用 ; () 4 不产生环境污染及 与切削液有关 的安 全与质量事故 。
收 稿 日期 :0 0 0 — 4 2 1- 3 0
() 2 采用 涂层 技术 。对刀具进行 涂层处理 , 是提高刀具性
能 的重要途 径。刀具的涂层不仅提 高了刀具表面硬度 , 而且 能 降低刀具 / 件和刀具 , 削表面之前 的摩擦 , 能隔断切削 工 切 也

低碳加工方法研究——高速干切削技术

低碳加工方法研究——高速干切削技术
并提 出了相关解决方案 。 关键词 : 低碳 ; 可持 续发展 ; 高速干切 削 高 速干切 削技术是实 现优质 、 高效 、 低 耗加 1 二 的先 进制造技 的磨损 ; 若进入机 床电气控制线路 , 则 会造成短路 。同时 , 应增 加 术 。起源于 2 O世纪 3 0年代 , 但当时由于机床 和刀具技术 的限制 , 辅助安全装置 , 保证操作者安全 。 这项技术并未得到实际应用。 2 0世纪 9 0年代 以来 , 随着高速机床 2 干切 削刀具技术
科技论 坛
民营 科技2 0 1 4年第3 期
低碳 加工 方法研究
刘飞龙 姜 波
高速 干切 削技术
宋 晓君

( 北方华安工业集团有限公 司技术部 , 黑龙 江 齐齐哈 尔 1 6 1 0 0 6 )
摘 要: 在2 0 1 0月举行的全 国人 民代表 大会上 , 与会代表提 出了低碳概念 , 作 为机械加工制造厂 家, 发现并使 用低碳2 ) u . Y - - 技 术是 摆在 面前的难题 , 因此 , 现 首先从 可持 续发展 战略的角度 出发 , 阐述 了高速 干切 削的概念 , 高速干切 N ̄- x - 对机 床和刀具性能的要 求 ,
摩擦 加剧 , 切 削力 增大 。以下就从 机床 、 刀具 和工艺三个 方 面人 工质 量 , 快速排 出铁屑 , 使传人刀具和工件 的热量减少 。因此 , 干 手, 论 述三者 与高速干切 削技术研 究的关 系 , 为提高切 削技术研 切 削刀具通 常采用较大的前 角和刃倾角 , 使刀具 与切 屑之间面积 究 打下基础 。 大大减少 。但前角增 大后 , 刀刃强度会受 到影 响, 因此应采用适宜 1 高速干切削机床技术 的 T形刃带 、 加强棱 刀刃等措施来强化刃 口和加强 刀刃强度[ 3 1 , 使 目前 , 高速机床 的优越性 能 已经得 到大多 数人 的认可 , 高速 刀尖和刃 口在较长时间内保持 足够 的强度 。 . 3 刀具涂层 的干切削机床更具实际意义 。高速干切削机床和普通高速切 削机 2 床相 比在主轴单元 、 进 给单元 和床身设计等方面有更 高的要求l l l 。 采用 在刀面上涂 覆隔热性 好 的硬 涂层 和具有 固体 润滑性 能 1 . 1 高速干切削机床的主轴 的软涂层 , 使刀具具有 更高 的切 削温度 。常 用的硬涂 层有 T i N、 主轴应 具有较 高的转速 和较高 的刚度 , 特别 是动 刚度 , 以适 T i C N和 T i A 1 N, 其中T i A 1 N硬涂 层 由于添 加 了 A l 元素 , 从 而使刀 对高温 、 重载荷 的切 削刃 , 起到抗 磨损 作 应干切削过程 中切 削力增 大 、 切削振动 增强的影响 , 因此 , 通过动 具 的抗氧化性得 到改善 , 用 。在高速干切削 中常常使用 多层复合涂层刀具 , 如把硬 涂层和 态优化 设计 的高速大功率 的 电主 轴技术能 有效适合 高速 干切削

干式切削与干式切削刀具

干式切削与干式切削刀具

干式切削与干式切削刀具干切削对刀具有更高的要求,如刀具的材料、刀具的结构以及刀具涂层。

在传统的切削加工中,湿切削中的切削液占有紧要的地位,但也存在着很多弊端。

例如,维持一个大型的切削液系统需花费很多资金,同时需要定期添加防腐剂,更换切削液等,因而加添了很多费用,其费用比例已占总生产成本的15%~17%,而刀具成本通常只占总成本的2%~5%。

加之由于切削液中的有害物质,对工人的健康造成危害,造成环境污染等。

所以,它的使用带来了越来越多的问题。

从这些方面来说,干切削具有更多优势。

干切削中的刀具应有更优异的耐高温性能(热硬性)和耐磨性能,目前的刀具材料中,如新型硬质合金、陶瓷、CBN和PCBN等有充足的耐高温磨损性能,能够在干切削条件下使用。

而且,现代切削刀具材料应用于高速加工时更适合干切削。

像CBN和先进的硬质合金材质等级,尤其是有涂层保护的刀具材料,在高速高温下不使用切削液实际上切得更有效率和寿命。

干切削对刀具材料的要求干切削的刀具材料必需要有优良的热硬性和耐磨性,以可有效地承受切削过程的高温;较低的摩擦系数,以可降低刀具与切屑与工件表面之间的摩擦抑制切削温度的上升;较高的强度和耐冲击性能,以可承受更大的切削力和更差的切削条件。

要实现干切削,刀具材料有高的耐热性能(热硬性)和耐磨性能尤为必需。

目前立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、金刚石、聚晶金刚石(PCD)、陶瓷(A12O3、Si3N4)、金属陶瓷(CERAMIC)、超细晶粒硬质合金和硬质合金涂层等刀具材料已广泛用于干切削之中。

伊斯卡近两年开发了浩繁可用于干切削的刀具材料:IB90及IB85,CBN含量高达85%和90%,刀片的耐磨性和韧性高,能应对断续切削所带来的震动,推举用于铸铁的高速切削及淬硬钢的断续切削及粗加工。

低CBN含量的牌号,IB55,IB50,CBN含量为50%和55%,更适合于半精加工及精加工。

IB10H属于超细晶粒的CBN,耐磨性和韧性更高,用于高速连续切削,可获得高的表面质量;IB20H细晶粒及中等晶粒CBN,用于连续—细小断续切削加工;还有IB10HC、IB25HC和IB25HA涂覆TiN、Ti(C,N,O)和Ti(C,N),应用于各种对应的场合。

干切削的关键技术

干切削的关键技术

干切削的关键技术作者:李大为商皓来源:《城市建设理论研究》2013年第04期【摘要】干切削加工从根本上解决了切削液带来弊端,极大地节约加工成本,保护生态环境,还对传统湿加工生产方式进行批判挑战。

绿色加工技术,是面向21 世纪前沿制造技术。

随着机床技术和相关工艺研究的深入,干切削技术必将成为金属切削加工的主要方向。

本文介绍了干切削技术产生的历史背景,阐明了干切削的关键技术。

【关键词】干切削关键技术中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:干切削技术,通常都指不使用切削液来进行切削加工的技术方法,相对传统使用切削液加工(湿加工)方法而言,今天更应该从广义上来理解干切削技术:只要加工过程不使用切削液或使用微量切削液,加工出工件形成切屑干燥、“干净”(清洁)且能保证加工质量方法,就可归结为干切削技术范畴。

如采用最小量润滑技术(Minimal Quantity Lubrication,MQL)法加工时,工件切屑可保持干燥,过去文献称之为“准干切削”(Near- Dry cutting),实际上从广义来说,可认为其属于干切削范畴。

干切削技术可表述为:切削过程不使用切削液或使用微量切削液,加工出工件形成切屑干燥、“干净”(清洁)的高精度、高效率先进加工技术。

干切削技术起源并盛行于西方发达工业国家,目前德国、美国和日本等在干切削技术研究和应用方面处于国际领先地位。

据统计德国的制造业已有20%以上的机械加工采用干切削技术;日本已成功开发了使用液氮冷却的干切削系统并应用于高速加工中心;美国政府实行严格的环保法规,更促使其制造业不得不更多地考虑应用干切削技术。

我国干切削技术的研究虽起步较晚,但也取得了一些成果。

我们知道干切削技术的最大难点在于如何提高刀具在干切削中的性能,同时也对机床结构、工件材料及工艺过程等提出了新的要求。

而成都工具研究所、山东工业大学、清华大学及北京机床研究所等单位已对超硬刀具材料、刀具涂层技术及高速加工中心进行过系统研究及成功开发。

干切削加工时代即将来临

干切削加工时代即将来临

的 节 约潜 力 ,如 减 少 了 冷 却 润 滑 剂 的 消 耗 ,减 少 了冷
却润 滑 剂设 备 方 面 的投 资 ,取 消 了工 件 清 洗 的 费用 等 ; _是 由 于工 件 不 脏 , 比较 干 燥 ,可 免 清 洁 工 序 而 直 接 二 转 入下 道 工序 ,缩 短 了l 流 程 ,有 利 于 提 高 生产 率 。 T艺
总 之 ,MMSJ工 具 有 很 大 的 经 济 效 益 。G o 公 司 加 工 j I rb
术 。所 谓 干切 削并 不 是 真 正 意 义 上 的 干 切 削 ,而 是 相 对 于 传 统 的切 削 加 工 中用 大 量 冷 却 润 滑 液 的所 谓 湿 式 加 工 而 言 的 。 干 切 削 过 程 中 取 消 了传 统 的冷 却 润 滑 液 而改 用 油 雾冷 却 润 滑 ,消耗 的 润 滑 剂 很 少 。 因此 ,干
纵 观 干切 削 ( MMS )加 工 的发 展 ,它 之 所 以 引起 广 泛 关 注 ,主 要有 两 大 因 素 : ・ MMS I 具 有 很 大 是  ̄工
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设 备 上 的 投 资 就 达 百 万 欧 元 之 巨 ,每 年 在 冷 却 润 滑剂
国 ,性 价 比的优 势 在 中 国 ,我 们完 全 有可 能 赶上 并超 过
它 们 。只要认 真研究 , 自主创 新 ,就 一定 能创 造 出 中 国
的 民族 品 牌 。这 样 才 会 真 正 地 使 我 国成 为 齿 轮 制 造 强

图 1 2
参 考 资料
[1吴 柏 林 . 床 工 具 行 , 20 年 经 济 运 行 趋 势 预 测 . 电 产 品 市 1 机 I 06 k 机 场 ,2 0 06 【]曾 韬 . 旋 锥 齿 轮 小 轮 切齿 方 程 组 的解 . 械 工 程 学 报 , 17 2 螺 机 99

准干式切削(NearDryMachining)和微量润滑系统(MQL)

准干式切削(NearDryMachining)和微量润滑系统(MQL)

准干式切削(Near Dry Machining)和微量润滑系统(MQL)定义,概念:干式切削:在金属切削加工应用过程中,不使用任何润滑剂和冷却液,直接将刀具与工件接触,进行切削加工。

干式切削因为没有润滑和冷却,产生大量冲击应力热和摩擦热,对刀具的损害比较大,加工工件的精度相对较低。

准干式切削:是相对干式切削和湿式切削而言的,是在切削刀具的切削刃上喷上一层润滑油,切削加工的时候,润滑油在刀具和工件间形成一层油膜,保护刀具和工件,避免热量产生,提高工件加工精度,特别是在精密加工中。

微量润滑系统:简单的说就是精密控制油量的喷油装置,通常分为外喷油和内喷油装置。

外喷油装置是润滑油和压缩空气分别独立调节,压缩空气在喷嘴出口处将润滑油通过高速气流吹向切削刀刃,实现润滑作用。

一喷雾冷却的机理切削液在金属切削中主要起两个作用,一是润滑作用;二是冷却作用。

切削液能否充分发挥有效的润滑作用,其渗透能力强弱是一个重要的因素。

常规的浇注式切削液在切削加工中的渗透以液体渗透和气体渗透两种方式进行:浇注的液体渗透效率较低,在高速切削时效率更低;气体渗透是由于浇注在切屑表面裂纹中的液体随着切削温度的上升发生汽化而向前刀面进行渗透的。

试验证明,常规切削液的渗透能力不强,能够被汽化的液体量很少,使润滑效果受到限制。

而喷雾冷却形成的两相流体,能够弥补切削液渗透能力的不足。

气液两相流体喷射到切削区时,有较高的速度,动能较大,因此渗透能力较强。

此外,在气液两相射流中微量液体的尺寸很小,遇到温度较高的金属极易汽化,可从多个方面向刀具前刀面渗透。

虽然射流中的液体量很少,但被汽化的部分则比连续浇注切削液时多,因而润滑效果较好。

在金属加工中切削热主要来源于金属的塑性变形,切削区的冷却过程就是固体与流体之间的传热过程。

由于流体与固体分子之间的吸引力和流体粘度作用,在固体表面就有一个流体滞流层,从而增加了热阻。

滞流层越厚,热阻越大,而滞流层的厚度主要取决于流体的流动性即粘度。

干切削刀具的设计理论研究

干切削刀具的设计理论研究
关键词 : 干切 削 ; 刀具 材料 ; 刀具设 计 中图分类号 : 1 7 _ 1 G 文献标识码 : A 文章编号 :6 2 5 5 ( 0 )9 0 1 - 3 1 7 — 4 × 2 1 0 - 0 0 1 9
降低切削温度 , 还有断屑和控制切屑流动方 向等 在金属切削加工过程 中, 切削液的使用 , 不仅能 生 , 够起到冷却 、 润滑和排屑的作用 , 而且还能提高工件 功能 。 加工表面品质 , 延长刀具使用寿命 。 随着社会环境 但
收稿 日期 :0 1o - 9 2 1- 6 1
作者介绍: 强(92 , , 王 16一)男 山东烟台人, 副教授, 山东商务职业学院机械工程系副主任 , 本科学历, 机械设计制造及 自动化方
向 ; 磊 ( 99 - , , 石 17 _ )男 山东 烟台人 , 助教 , 工学硕士 , 机械设计 制造及 自动化方 向; 汤受鹏 ( 07 )男 , 17 一 , 山东 烟台人 ,
定的参考作用 。
( ) 属 陶瓷 刀 具 。金 属 陶 瓷 是 一 种 以 TC和 2金 i
1 干切削加工对 刀具 的基 本要求
TC iN为基体的特殊硬质合金 ,具有较高的耐磨损性 能 。作为刀具材料 的金属 陶瓷 ,应用最为广泛 的是
TC iN基金属 陶瓷 , 与传统 的硬质合金刀具相 比, 其 () 1 刀具应具有 良好 的强度 、 耐冲击性能及优异 具有较高的热硬性、 耐磨性 、 耐热性 、 抗月牙洼磨损能
的耐磨性 、 耐热性 。 () 2 刀具应具有较低的摩擦系数。
力及较低摩擦 系数的特点, 且刀具寿命较长 。与陶瓷 相 比,iN基金属陶瓷接近于陶瓷的硬度和耐热性 。 TC () 3 陶瓷刀具。 陶瓷刀具是高速切削重要的刀具

数控机床干切削技术浅谈

数控机床干切削技术浅谈

针对不 同的切削条件和 切削材料应 充分权衡 以上三要素在 可节约的 加工成 本和可 得到 的加工效果 间的利 弊, 然后制 定正确 的加 工方案 。各
种超 硬 、 耐高温 刀具材 料及 其涂层 技术 的迅 猛 发展 , 为干切 削技 术 的发
展创造 了极 为有利 的条件 ; 最 小量润 滑装置 的有效应用 和各种 带 中心小
有 切削液 , 刀具和切屑接触 区域的温度升 高所致 。因此 , 通常应使 刀具有 大 的前角和 刃倾角 , 前角增 大后 , 刀刃强度会 受影 响, 此时应 配 以前 刀面 加 强单元 。 2 、 干切削 的机床 结构 :
统切削 工艺 的重大改进 , 为新世 纪提供一 种清洁 、 高效 、 安 全 的新 的切 削
技术 ; 高速 干切 削技术 ; 低 温干切 削技 术; 静 电冷 却干切 削 技术 ; 准 干切 削技术 等。 四、 总 结与展望 : 干切 削作为一种新 的切削工艺 与高速切削是相 辅相成 的。它 已经对 传 统切削工 艺造成 了极大 的冲 击 。它 不仅 降低 了切削成 本 , 也避免 了环
科 学 进 步
科学与财富
数控机床干切 削技术 浅谈
郑广健 陈小燕

( 新乡职业技 术学院 河南 新乡 4 5 3 0 0 6 ) 要: 干切 削作 为2 l 世纪 的一种 清洁、 高效 、 安全 的新的切削方法 , 不仅 可以降低切削成本 , 而且可 以避免切 削液对环境 的污染 、 对 操作者的伤害 。
境 的污 染。怎样在 高温下保护刀 具, 延长刀 具寿命是干切 削的难点 。 干切 削技 术是一 项系 统工程 , 涉 及 刀具 、 机床 、 工艺、 材 料和 生产 管 理诸 多方面的 改革 和创新 。必须强调一 点, 干切削 是把 切削刀具 、 加工中 心 结构 参数和加工 策略等要素综 合于一体 的加 工新工艺 。

干切削技术在汽车变速器制造企业中应用的可行性

干切削技术在汽车变速器制造企业中应用的可行性
维普资讯
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∥ ■0 一 l l ≯ j 。
的长 条 切 屑 ,我们 就 必 须 认 真 考 虑 刀片( 如断 屑槽) 的形状 和切 削参 数 ;而钻削 、攻螺 纹和铰孔 等带确 定刀刃几何形状 的孔加工工 艺在缺 少必要切 削液 的情 况下是 无法完成 的 ,因为在遮蔽 的切削 区,工艺过
有很高的高温硬度和抗氧化性能,
所 以是 最常用 的 “ 隔热”涂 层,特 别适 用于干切 削铸 铁 、钢和不 锈钢 等 零件 。而 T i CN 在较低 温 度下具 有较 高的硬度和较 好的韧性 ,故很
适 合于 用 作丝 锥 的涂 层 , 用于干
程中会产生高的热量;钢和铸铁的
车铣可以通过硬 质合金 刀具 涂层的 高耐热性实现 完全干加工 , . 铝材是 实现 完全干加 工策略的理想材料 。

料 ,但其 强度、韧性和 抗冲击性能 差 ,为此加 入各种增韧补 强相并改 进其压制工艺 。目前 ,通 常用S i , N 基陶瓷 刀片干切削灰铸铁 和球墨铸 铁 ,用Al 0 , 基 陶瓷 刀片 干切 削淬 硬钢和冷硬 铸铁 。另外 ,金属陶瓷
洳 躺 瓣
可 以通 过一 系列高温 耐磨的硬涂 层 和润滑性 好的软 涂层满足各种干切 削 的不同要 求。 由于T i AI N 涂 层具



效果较好 。 聚 晶金刚 石( P c D ) 刀具有 很高

( 3 )刀具 几何形状及应用 干 式切 削刀具 多以 月牙洼磨损为主要
的 硬 度和 热 导 率
适 合 高速 干 切 削 各种 有 色 金 属 和 耐磨 的高 性 能 非金属材料 但 不 能加 工黑 色 金 属 ( P C D 和黑色金属里 的铁 有亲合

初探绿色切削加工技术——干切削

初探绿色切削加工技术——干切削
面 。
l 干 切 削 加 工 的 刀 具 与 机 车 由 于 干 式 切 削 的 温 度 比 湿 式 切 削 高 得 多 , 实 为 现 干 式 切 削 , 求 刀 具 材 料必 须 具 有 较 高 的 红 硬 性 、 要
求 , 人 的 健 康 和 环 境 没 有 危 害 的 切 削技 术 。 对 在 传 统 的 切 削 加 工 中 , 要 使 用 大 量 切 削 液 浇 需
细 晶 粒 硬 质 合 金 特 别 是 能 承 受 较 高 切 削 温 度 的 Ti ( ) 硬 质 合 金 ( 称 金 属 陶 瓷 ) 可 用 于 干 切 C N 基 又 ,
削 。 不 过 , 属 陶 瓷 的 耐 冲 击 性 差 , 多 用 于 精 和 半 金 故 精 加 工 , 国 Ke n mea 公 司 涂 有 Ti N 的 金 属 美 n a tl AI 陶 瓷 刀 片 HT7, 是 为 干 铣 削 合 金 钢 和 高 合 金 钢 而 就 开 发 。 合 肥 工 业 大 学 利 用 经 Ti 纳 米 粉 体 改 性 的 N 金 属 陶 瓷 刀 片 进 行 干 切 削 试 验 , 果 较 好 。P 效 CD( 聚
晶金 刚石 ) C 和 VD 金 刚 石 涂 层 刀 片 有 很 高 的 硬 度 和
中图 分类号 : TG5 6 0
文献标 识码 : A
文 章 编 号 :0 7 6 2 (0 7 2 ~ 0 l~ 0 l0 — 9 l 2 0 ) 1 4 5 2
机 械 产 品 的 制 造 过 程 是 直 接 消 耗 资 源 和 产 生 废弃物 的主要环 节 , 入 2 进 l世 纪 , 制 造 业 实 施 绿 在 色 制 造 已势 在 必 行 。 切 削 加 工 作 为 制 造 业 重 要 而 应 用 广 泛 的 加 工 方 法 正 面 临 新 的挑 战 , 此 背 景 下 , 在 绿 色 切 削 加 工 技 术 应 运 而 生 。 所 谓 绿 色 切 削 技 术 是 绿 色 制 造 的 一 个 组 成 部 分 , 是 指 对 生 态 大 环 境 和 加 它 工 现 场 小 环 境 均 无 毒 副 作 用 ( 副 作 用 很 小 )在 加 或 , 工过程 中产生 的少 量 “ 废 ” 废 气 、 液和 废 渣 ) 三 ( 废 在 链 条 末 端 可 回 收 或 自然 降 解 , 到 无 公 害 的 环 保 要 达

普通切齿机床如何实现高速干切削

普通切齿机床如何实现高速干切削


要 :阐述 了千切 削加工技术是解 决切 削液 带来的环境 污染及 经济效应 问题的根本方 法。并论述 了干切 削加 工
的特点和在普通切 齿机床 上 实施 的可能性 。
关 键 词 : 削 液 ; 境 保 护 ; 具 涂 层 ; 切 削加 工 切 环 刀 干
中图分类号 : G 1 T 6
文献标识 码 : A
用适 当的切 削条 件 。首先 , 采用 很高 的切 削速 度 , 量 尽 缩 短 பைடு நூலகம்具 与 工件 间 的接触 时 间 , 用压 缩 空 气或 其 他 再 类 似 的方 法 移 去切 屑 , 以控 制 工作 区域 的温 度 。随 着 数 控技 术 的广泛 使用 , 床刚性 和 动态性 能不 断提 高 , 机
具 有重 要作 用 。但 随着 人们 环境 意识 的增 强 ,以及 环 境保 护 法律 法规 的要求 越来 越严 格 ,切 削液 的负 面效
应 也愈 加 明显 ,主要表 现 在 以下 几个 方 面 :
干 切 削就 是 在 加工 过 程 中不 用 任 何 切 削液 的 工 艺方 法 。 由于不 用 切 削液 , 因而 干 切削 可 以完全 消 除
有意识地不使用切削液 ,在无冷液条件下进行切削加 工的一种切削加工方法。干切削不是简单地停止使用
切 削液 ,而是 要在 停止使 用 切削液 的同时 ,保证 高效
率 、高产品质量 、高的刀具耐用度 以及切削过程 的可 靠性 ,这就需要用性能优 良的干切削刀具 、机床以及
辅助设 施 替代 传统 切削 中切 削液 的作 用 ,来 实 现真 正 意义 上 的干切 削 。
1 加 工过 程 中产 生 的高温 使切 削 液形 成雾 状 挥 )
在加工过程中使用切削液而带来 的一系列负面效应。 干切 削具 有 以下特 点 : 1 切 屑 干净 清 洁 无 污染 , 于 回收 和处 理 ;)省 ) 易 2 去了切削液传输 、 回收、 过滤等装置及相应 的费用 , 简 化 了生 产 系统 , 低 了生 产 成 本 ; ) 去 了切 削 液 与 降 3 省 切屑的分离装置及相应的电气设备 。机床结构紧凑 , 减少 占地面积 ;) 4 不会产生环境污染 ;) 5 不会产生与 切 削液 有关 的安 全事故 及 质量事 故 。 高速干式切削法是在无冷却 、 润滑油剂的作用下 , 采用很高的切削速度进行切削加工。干式切削必须选
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刀具涂层
(1)“硬”涂层刀具TiN、TiC和Al2O3等涂层刀具;
(2)“软”涂层刀具(又叫自润滑刀具):MoS2、
WS等涂层刀具。
• 生产上常用的涂层方法:物理气相沉积(PVD) 法
和化学气相沉积(CVD) 法 。前者工艺处理温度可控
制在500℃以下,可作为最终处理工艺用于高速钢
刀具的涂层。 后者处理温度一般为1000~1050℃ ,
• 优化之二:回转型车刀。三菱金属公司研发, 圆形超硬涂层刀片采用轴承支撑,刀片能自动回 转,使刀片保持锋 利。 • 优化之三:热管车刀(在刀体内嵌入热管,通 过刀具进行散热)
热管工作原理图
车刀的嵌入
冷却技术
• 最小量润滑(MQL); • 高压冷却(HPC); • 低温冷却; • 压缩空气冷却; • 水蒸汽冷却; • 固体润滑/冷却剂等冷 却技术
复合喷雾冷却系统
排屑方法
• 借助重力 • 利用虹吸现象:钻 削加工时,可利用干 燥空气通过虹吸作用 吸出孔切屑,而无须 使用切削液。 • 利用真空或喷气系 统排屑 • 利用先进设备或刀 具结构排屑
干切削应用现状
准干式切削
在切削刀具的切削刃上喷上一层润滑油,切削时 产生油膜,保护工件和刀具,避免热量产生。
极大地改善了加工环境;加工费用也大大降低。进一 步延长刀具寿命、提高工件质量。
干切削刀具的要求
性能
(1)刀具应具有优异的耐热性能(高温硬度)与耐磨 性能。 (2)尽量减小刀具与切屑间的摩擦系数 。 (3)减少对切削液排屑作用的依赖。 (4)良好的耐热性和抗粘合性。
材料
目前应用于干式 切削加工的刀具 材料主要是:超细 硬质合金、陶瓷、 立方氮化硼和聚 晶金刚石等
经成功应用到了工业生产领域。
• 在德国,大批量生产中,已经有超过15%的切
削加工采用干切削技术,并且经济效益良好。
• 我国的干切削技术研究只有大约7年历史。
定义
干切削是不采用切削液或微量切削液,在很高的切削速 度下进行切削加工。
优点
省去了油屑分离过程,无冷却润滑油箱和油屑分离装 置以及相应的电气设备,机床结构紧凑。
切削液的危害

切削油箱体积大,增加了加工机床复杂程度与 维修难度。

切削液的处理成本高,若不处理,会造成严重 的环境污染。
◆产生与发展
• 1995年,干切削的科学意义被正式确立;
• 1997年,在CIRP大会上,德国的亚琛工业大
学的F.Klcke做了“干切削”的主题报告。
• 目前,在欧洲和日本等国家,干切削等技术已
适合硬质合金刀具的涂层。
刀具结构优化
• 干切削刀具通常以月牙洼磨损为主要失效原因。
• 优化之一:大前角车削刀片。如:美国Carboloy
公司推出的一种适於干切削用的ME-13新型硬质 合金刀片,其具有大前角(达34°)、加强刃并有 一个带筋的前刀面,显着减少了切屑与刀片前刀 面之间的接触面积,使产生热量被切 屑带走。
微量润滑系统
精密控油量的喷油装置。
节气雾化喷管
车床
铣床
磨床
前景

干式加工与湿式加工相比,不但提高了生产效率,降低 了生产成本,而且有利于环保,是一种理想的、清洁的 金属切削加工方法。干切削技术是一种新兴的绿色制造 技术。二十一世纪的制造业对绿色环保的要求越来越高, 干切削技术作为一种绿色制造工艺对于节省资源、保护 环境和降低成本具有重要意义。随着机床技术和各种超 硬耐高温刀具材料及其涂层技术的迅猛发展以及相关工 艺研究的深入,干切削技术必将在金属切削领域得到广 泛的应用。
干切削加工技术及应用
11机械电子工程
背景 关键技术 结论
• 切削液的使用
• 发展历程
• 刀具 • 排屑
• 现状• 应用前景切 Nhomakorabea液的作用

冷却作用
带走切削产生的热量,减少刀具磨损,防止工件表面 氧化。

润滑作用
减小摩擦,降低切削力,保证切削顺畅。


排屑作用
迅速带走工件表面的切屑,并防止切屑划伤工件表 面。
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