微切削加工及刀具
精密加工技术

b.混粉加工方法
在放电加工液内混入粉末添加剂 ,以高速获得光泽面的加工方法称 之为混粉加工。该方法主要应用于 复杂模具型腔,尤其是不便于进行 抛光作业的复杂曲面的精密加工。 可降低零件表面粗糙度值,省去手 工抛光工序,提高零件的使用性能 (如寿命、耐磨性、耐腐蚀性、脱 模性等)。混粉加工技术的发展, 使精密型腔模具镜面加工成为现实 。
真空热处理炉已广泛采用了计算机 控制,目前已发展到真空化学热处理 和真空气淬热处理,包括高压真空 气淬、高流率真空气淬和高压高流 率真空气淬技术等。另外,激光热 处理技术在国外已广泛用于航空、 航天、电子、仪表等领域,如各种 复杂表面件、微型构件、需局部强 化处理构件、微型电子器件、大规 模集成电路的生产和修补、精密光 学元件、精密测量元件等。
4.数控电火花加工新工艺的应用
a.标准化夹具
数控电火花加工为保证极高的重 复定位精度且不降低加工效率,采用 快速装夹的标准化夹具。标准化夹具 ,是一种快速精密定位的工艺方法, 它的使用大大减少了数控电火花加工 过程中的装夹定位时间,有效地提升 了企业的竞争力。目前有瑞士的 EROWA和瑞典的3R装置可实现快速精 密定位。
5、抛光 是利用机械、化学、电 化学的方法对工件表面进行的一种微 细加工,主要用来降低工件表面粗糙 度,常用的方法有:手工或机械抛光 、超声波抛光、化学抛光、电化学抛 光及电化学机械复合加工等。手工或 机械抛光加工后工件表面粗糙度 Ra≤0.05µm,可用于平面、柱面、曲 面及模具型腔的抛光加工。超声波抛 光加工精度 0.01~0.02µm,表面粗糙 度Ra0.1µm。化学抛光加工的表面粗糙 度一般为Ra≤0.2µm。电化学抛光可提 高到Ra0.1~0.08µm。
模糊控制技术是由计算机监测来 判定电火花加工间隙的状态,在保持 稳定电弧的范围内自动选择使加工效 率达到最高的加工条件;自动监控加
微细加工技术概述及其应用

武汉工程职业技术学院毕业论文课题名称机加工细微加工技术概述及其应用学生姓名陈凯 .学号1104180317专业模具设计与制造班级 2011级模具三班指导教师秦丽萍年月日目录摘要 (3)引言 (4)第一章微细加工技术简介及国内外 (5)1.1 (5)1.2 (9)第二章微细加工技术应用实例 (11)2.1 (11)2.2 (13)总结 (15)参考文献 (16)3 微细加工技术概述及其应用摘要:微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法,现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面,电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工,从微细加工的发展来看,美国和德国在世界处于领先的地位,日本发展最快,中国有很大差距。
本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。
关键词:微细加工;电火花;微铣削引言:随着科学技术的发展,近年来在IT 、医疗器械以及通讯领域,人们对微小型零件(如:微型传感器、微型加速度计、微透镜阵列等)的需求日益增加。
这种需求的增加促进了微细加工技术的发展。
在目前的多种微细加工技术中,微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem ,MEMS)一直是主流技术之一。
由于MEMS 技术衍生于微电子技术,它的主要加工对象被限制在硅基材料上,并且工件的几何形状基本上是简单的二维形状,因而只有在大规模集成电路的批量制造等方面才是经济的。
微细切削加工技术,特别是微细铣削作为MEMS 技术的补充,由于其几乎不受加工对象材料和几何形状的限制而受到研究人员的重视,正在成为微细加工技术中的新生力量。
近年来,采用传统的机械加工方法而进行微细制造的研究越来越受到人们的重视,针对特征尺寸在410~10m 所谓中间尺度微小机械零件的微细切削制造成为一大研究热点,其原因是机加工具有几大优势:1加工精度高;2生产效率高、灵活;3能加工任意三维特征的零件;4能加工包括钢在内的多种材料;5 1微细加工技术简介及国内外研究成果1.1微细加工技术的概念微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法。
切削加工热力耦合建模及其试验研究

文献综述
自20世纪初以来,切削加工热力耦合建模及其试验研究一直是机械工程领域的 研究热点。早期的研究主要集中在基于经验的公式拟合和简化模型的建立上, 如摩擦学、传热学和弹塑性力学等。随着计算机技术和数值计算方法的快速发 展,研究者们开始采用数值模拟方法对切削加工过程中的热力耦合行为进行模 拟,从而更准确地预测切削温度和刀具磨损等情况。
3、本研究采用实验与数值模拟相结合的方法,对切削加工过程中的热力耦合 行为进行了深入研究。通过考虑材料变形、摩擦生热和热传导等多种因素,建 立了相应的数学模型,从而更准确地预测切削温度和刀具磨损等情况。
参考内容
高速切削加工技术及其加工工艺在现代化工业制造中具有广泛的应用前景。这 种技术以其高效率、高精度和高表面质量的特点,成为机械制造、汽车工业、 航空航天等领域的热点技术。本次演示将详细介绍高速切削加工技术的定义和 特点,高速切削加工工艺及其在各行业的应用前景,最后对高速切削加工技术 的未来发展方向和挑战进行总结。
高速切削加工工艺是指利用高速切削加工技术进行切削加工的工艺流程和技术 参数。高速切削加工工艺包括以下步骤:首先,选用合适的刀具材料,如硬质 合金、陶瓷等,这些材料具有高硬度、高耐磨性和高耐热性等特点。其次,确 定合理的切削参数,如切削速度、进给速度、刀具角度等,这些参数需要根据 工件材料、刀具材料等因素进行调整。最后,选择适合的冷却剂和润滑剂,以 降低切削温度和减小刀具磨损。
高速切削加工技术是一种采用高速度、高进给和高转速的切削加工方法。它具 有以下特点:首先,高速切削加工技术可以实现高效率的加工,有效缩短了加 工周期,提高了生产效率。其次,高速切削加工技术可以实现高精度的加工, 有效提高了工件的精度和表面质量。最后,高速切削加工技术还可以实现低温 切削,降低了切削力和切削热,避免了工件的热变形和烧伤等问题。
微切削技术

目录
引言
种类划分 微切削技术 技术关键 微切削机理
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引言
微机电系统最早是上世纪60年代对集成电路制造与 材料研究而衍生出来的一门新领域,因此在最初发 展时都是依照集成电路的套路标准来进行的。
随着微机电系统和微机械的多样化发展,传统上符 合集成电路制造要求的材料有其局限性,对于拥有 不同机械性能与电子特性微元件的需求也越来越迫 切。
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微切削机理
毛刺:毛刺的存在会影响零件的配合,降低工件的 尺寸精度和表面质量。
积屑瘤:积屑瘤的产生受刀刃的微观缺陷、切削速 度以及进给量的影响。在微切削时,切削速度越低 积屑瘤越高,进给量越小积屑瘤也越高。 刀具磨损:两种失效形式为磨损和崩刃破损。
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采用应变梯度理论,可以预测出尺度效应和位错影 响,获得与试验相吻合的结果,在微机械与微构件 领域已成功分析了微米压痕、界面裂纹、细丝扭转 等问题,并开始在微成型研究中得到应用。
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微切削机理
微切削中会涉及以下诸多方面:
最小切削厚度 切屑形态 微切削力 切削温度 积屑瘤 刀具磨损 刀具变形 材料的微量加工性
表面粗糙度与切削稳定性
毛刺
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微切削机理
最小切削厚度:能稳定切削的最小有效切削厚度。
切屑形态:普通切削相似,分为连续状切屑、非连 续状切屑和伴随积屑瘤的切屑。 微切削力:切削力随切削深度的减小而增大,在切 深很小时切削力急剧增大。
切削温度:由于微切削的切削用量较小,因此与传 统切削相比,微切削的切削温度较低。
目前市场上可见到的硬质合金微型钻头中,经过研 磨的麻花钻最小直径为0.03mm。在实验室里采用电 解磨削方式,可制作出0.005mm的极小直径钻头。
微小零件加工的微细切削技术

微小零件加工的微细切削技术作者:龚琳艾春雨秦琳于淳来源:《科教导刊·电子版》2013年第18期摘要微细切削技术是高速度低成本的的对微小零件进行机械加工的方式,它是未来制造技术的发展趋势,是2l世纪重点发展的关键技术之一。
微细切削技术的主要加工对象是金属与合金等非硅材料微小型结构件,是精密加工的关键技术。
本文结合微小零件的特点,分析了微细切削的技术体系。
关键词微小零件微细切削中图分类号:TG501.1 文献标识码:A随着材料学、微电子学、机械学和信息学等学科的发展,微细切削技术也迅速发展,成为具有多学科交叉的前沿研究领域。
微细切削技术是一种快速低成本的微小零件机械加工方式,不受加工材料的限制,在三维几何形状和多样化材料的微细加工中有独特优势,是一项微米和中间尺度机械制造领域的新兴技术,能实现微小模具的批量化生产。
微细铣削、微细车削、微细磨削和微冲压等。
构成了目前的微细切削技术。
1 微小零件的特点和加工范围微小零件是指微小尺度范围内的光、电、机、磁、液等要素高度集成的一类零件。
微小零件在结构形式、构件材料和加工工艺等方面有以下特点:(1)微小型零件的构成材料主要是金属、合金或者复合材料等非硅材料,机械特性好,强度硬度高,具有耐磨损、抗过载、耐高温或耐腐蚀能力,在恶劣工况条件下也能正常工作;(2)现在广泛存在于各种微小型系统,包括框架、壁、腔体、轴、槽、轮、孔系等多种结构形式,市场需求量大,现在最大的问题是在满足加工精度要求的前提下如何解决批量生产的问题;(3)指整体尺度在毫米级,很难利用常规方法加工的小型零件;(4)以准三维或三维的立体结构为主的结构形式,深宽比高或长径比大。
(5)结构复杂,空间紧凑,各个部件之间存在确定的连接、传动或装配关系,对形状和位置的精度要求非常高。
对于零件表面的精密度要求较低,不一定要纳入纳米级别。
2 微细切削的机理微细切削其实和常规切削一样的,都通过刀具去除工件表面材料。
磨削加工技术

微磨削加工技术微磨削加工技术主要分为精密和超精密磨削技术。
1 精密与超精密磨削的机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮,主要靠对砂轮的精细修整,使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(1O一15 mm/min),获得众多的等高微刃,加工表面磨削痕迹微细,最后采用无火花光磨,由于微切削、滑移和摩擦等综合作用,达到低表面粗糙度值和高精度要求。
超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮,靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削u J。
精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处。
1)超微量切除。
应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮,使磨粒细微破碎而产生微刃。
一颗磨粒变成多颗磨粒,相当于砂轮粒度变细,微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。
2)微刃的等高切削作用。
微刃是砂轮精细修整而成的,分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多,等高性好,从而加工表面的残留高度极小。
3)单颗粒磨削加工过程。
磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体,单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中,开始是弹性区,继而是塑性区、切削区、塑性区,最后是弹性区,这与切屑形成形状相符合。
超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用,同时还有滑擦作用。
当刀刃锋利,有一定磨削深度时,微切削作用较强;如果刀刃不够锋利,或磨削深度太浅,磨粒切削刃不能切人工件,则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。
4)连续磨削加工过程。
工件连续转动,砂轮持续切人,开始磨削系统整个部分都产生弹性变形,磨削切人量(磨削深度)和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。
此后,磨削切人量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等,磨削系统处于稳定状态。
最后,磨削切入量到达给定值,但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态引。
2 精密与超精密磨床的发展精密磨床是精密磨削加工的基础。
当今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。
英国Cranfield大学精密工程公司(CUPE)是较早从事超精研制成功的OAGM2500大型超精密磨床是迄今为止最大的超精密磨削加工设备,主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工 J。
中国刀具与切削加工技术的发展现状与趋势

中国⼑具与切削加⼯技术的发展现状与趋势⾦属切削⼑具市场的发展现状与趋势随着机床⼯业的飞速发展, 难加⼯材料⽇益增多。
多功能复合⼑具、智能⼑具、⾼速⾼效⼑具逐渐成为现代制造技术的关键装备。
⼑具材料与⼑具结构⽅⾯也有了新的发展。
从⼯艺、性能、结构等⽅⾯对⼑具与切削加⼯技术的发展现状进⾏分析, 并对发展趋势进⾏展望。
1 ⼑具与切削加⼯技术的发展现状1.1 开创了⾼速切削等新⼯艺, 全⾯提⾼了加⼯效率。
⾼速切削作为⼀种新的切削⼯艺显⽰出独特的优越性。
⾸先, 切削效率有显著的提⾼, 加⼯铝合⾦缸盖的PCD ⾯铣⼑, 铣削速度已达402lm/rain, 进给速度5670mm/min; 精加⼯灰铸铁缸体的CBN ⾯铣⼑, 铣削速度已达2000m/min, ⽐传统的硬质合⾦⾯铣⼑提⾼了10 倍。
其次, ⾼速切削还有利于提⾼产品质量、降低制造成本、缩短交货周期。
此外, 在⾼速切削技术的基础上, 开发了⼲切削(准⼲切削、微量润滑切削)、硬切削(以车代磨、以铣代磨) 等新⼯艺, 不仅提⾼了加⼯效率, 改变了传统不同切削加⼯的界限, ⽽且开创了切削加⼯“绿⾊制造”的新时代。
硬切削技术已成为汽车齿轮内孔精加⼯、淬硬模具加⼯实⽤的⾼效新⼯艺。
1.2 以硬质合⾦材料为主的各种⼑具材料性能使硬质合⾦的性能不断改进, 应⽤⾯扩⼤, 成为切削加⼯主要的⼑具材料, 对推动切削效率的提⾼起到了重要作⽤。
⾸先是细颗粒、超细颗粒硬质合⾦材料的开发, 显著地提⾼了硬质合⾦材料的强度和韧性, ⽤它制造的整体硬合⾦⼑具, 尤其是通⽤的量⼤⾯⼴的中⼩规格的钻头、⽴铣⼑、丝锥等⼑具, ⽤来代替传统的⾼速钢⼑具, 使切削速度和加⼯效率提⾼了数倍, 把量⼤⾯⼴的通⽤⼑具带⼊了⾼速切削的范围, 为切削加⼯全⾯进⼊⾼速切削阶段打下了半壁江⼭。
整体硬质合⾦还在⼀些复杂成形⼑具中得到应⽤。
其次, 硬质合⾦加压烧结等新⼯艺的开发和使⽤,提⾼了硬质合⾦的内在质量; 以及针对不同加⼯的需求开发专⽤牌号的做法, ⼜进⼀步提⾼了硬质合⾦的使⽤性能, 在作为化学涂层硬质合⾦⼑⽚牌号的基体材料时, 开发了具有良好抗塑性变形能⼒和韧性表层的梯度硬质合⾦, 提⾼了涂层硬质合⾦⼑⽚的切削性能和应⽤范围。
金属切削原理与刀具(课)课件

立方氮化硼
具有极高的硬度,适用于加工 高硬度材料,如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分,其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分, 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果,在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分,要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节,通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件,可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向,避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中,刀具对工件施加压力,使工件产生变形和切屑,这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量,是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧, 工件表面质量下降,甚至引起刀具和 工件的变形,影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能,广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性, 常用于制造复杂刀具和大型刀
微小型零件的微细切削加工工艺研究

作 者 简 介 : 文 天 (9 0 ) 男 , 石 1 8 一 , 山东 章 丘人 , 京 工 商 大 学 机 械 学 院 讲 师 , 士 , 究 方 向 为 先 进 制 造 技 术 、 小 型 加 工 技 术 及 微 细 切 削 技 北 博 研 微
pa r A c o dig t h haa trsis f m ir oc s i e h l y ,M r rs a e dvi d n o pe . c r n o t e c r ce itc o c o pr e sng t c noog i o pa t c n b i de it c m ir ha ,t r e di e so ls r c u e he tm e a nd g a r s ti n r d c d t e pr c s i h r c c o s f h e - m n ina tu t r ,s e t la e rpa t ,I si to u e h o e sngc a a - t t rs isa d m eho s ofm ir rs eitc n t d co pa t .The ee to icpl f t e m i a u e m a hi nd t o s i o s lc in prn i e o h nit r c ne a o l s pr - po e n w o s lc h a eila d s r t r fm ir u tn o s i pon e u . r rsm u t s d a d ho t ee tt e m t ra n tucu e o c o c ti g t ol s it d o t M i o pat s c
室 , 京 1 0 7 北 0 0 2)
微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究

微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究一、本文概述随着现代制造业的快速发展,微切削加工技术在微电子、光学、生物医疗等领域的应用日益广泛。
微切削加工具有高精度、高效率、低能耗等优点,是实现微型零件高精度制造的关键技术之一。
然而,由于微切削加工中切削厚度、切削速度等参数较小,导致单位切削力及表面加工质量出现显著的尺寸效应。
因此,深入研究微切削加工中的单位切削力及表面加工质量的尺寸效应,对于提高微切削加工精度、优化加工参数、提升加工效率具有重要意义。
本文旨在通过理论分析和实验研究,探讨微切削加工中单位切削力及表面加工质量的尺寸效应。
通过理论模型建立微切削加工过程中的力学模型,分析切削参数对单位切削力的影响规律。
通过实验手段,研究不同切削参数下微切削加工表面的形貌特征和加工质量,揭示尺寸效应对表面加工质量的影响机制。
结合理论分析和实验结果,提出优化微切削加工参数的策略和方法,为提高微切削加工精度和效率提供理论支持和实践指导。
本文的研究内容不仅有助于深入理解微切削加工过程中的力学行为和表面加工质量变化规律,还为微切削加工技术的进一步发展和应用提供理论支撑和实践指导。
通过本文的研究,有望为微型零件的高精度制造和微型器件的制造提供新的思路和方法。
二、微切削加工基本理论微切削加工,也称微细切削加工或微型切削加工,是指在微米甚至纳米尺度上进行的切削加工过程。
这一加工领域与传统的宏观切削加工有着显著的区别,主要体现在切削深度、切削宽度和切削速度等参数上。
微切削加工的理论基础建立在传统的切削加工理论之上,但由于其尺度效应,许多宏观切削加工中的假设和理论在微观尺度下可能不再适用。
在微切削加工中,单位切削力是一个重要的参数,它直接影响到切削过程的稳定性和加工效率。
单位切削力的大小取决于刀具的几何形状、切削材料的物理性质以及切削条件等因素。
在微观尺度下,由于材料去除的体积非常小,单位切削力对加工过程的影响变得更加显著。
加工中心刀具介绍

vf N fz zn [mm/min]
3.材料去除速率的计算
Q ap ae vf [cm3/min] 1000
高速切削过程中的几个重要术语和加工参数的解释
1. 切削速度Vc 2. 有效刀具直径Deff
3. 每刃进给量fz
4. 轴向及径向进给量ap & ae
fz = 0.08 ae = 0.08
高速加工中,各切削参数的计算方法
依据两个已知量: Vc和fz, 即可计算
出其它参数. 1. 主轴转数的计算:
N Vc 1000 [rpm] 2. 工作台π进*给D速ef度f 的计算:
vf 指刀N具的刃f数z zn [mm/min] z 3.材料去除速率的计算
切削速度的定义: Vc=N* *Deff /1000
Vc是指在特定刀具的情况下, 适合某工件材料高速加工的合适的切削速度值, 它是指刀具的线速度.
Vc 示意图
N
D
如何正确设定切削速度Vc值
1. 由刀具供应商提供 2. 参考已有的实验数据 3. 通过大量切削实验建立自已的数据库 ----------------------------------------------------- Vc值是正确设定其它切削参数的重要依据
因应主軸、刀具及材料,會影响實際的結果。
Ae及Fz對光潔度的影响
光潔度 /切削方向
光潔度 /平行切削方向
Ae及Fz對光潔度的影响
Ae及Fz對光潔度的影响
fz = 0.04 ae = 0.20
fz = 0.20 ae = 0.04
fz = 0.20 ae = 0.20
fz = 0.04 ae = 0.04
分利用, 提高加工质量和效率; 又不会影响刀具的使用寿命, 从而 达到节约成本, 实现真正高速加工的目的
刀具表面微织构切削机理研究

刀具表面微织构切削机理研究摘要:刀具表面的纹理可以减少刀具的切屑接触面积并保留润滑剂,从而降低剪切力、摩擦系数并延长刀具一生。
这个本文综述了微结构刀具的研究进展,分析了不同形貌对微结构的影响,并重复了降低微结构刀具磨损的机理。
关键词:显微组织;加工方法;表面形貌;抗摩擦机理切削在刀具表面和工件之间产生强烈的摩擦,由于温度高、刀具磨损快、剪切力高和工件表面质量低,导致切削区域出现问题。
尤其是快速切割,在重型材料的干切削和切削过程中,切削力较高,温度较高,切削环境极为恶劣,这也使刀具的寿命变小。
对于摩擦学研究的发展,认为表面越光滑,摩擦学性能越好,但在微观结构的表面上,耐磨性高,摩擦系数低,刀具表面的微观织构是指一定尺寸和形状的微观结构:在磨损的摩擦表面上,利用仿生学原理提高刀具的切削性能和摩擦学性能。
在发生刀具摩擦的区域内加工一些微线或微区阵列的结构,从而更好地促进润滑剂的渗透和形成,有助于改善润滑效果,起到减摩作用,从而抑制工件的粘性,减缓刀具磨损,延长刀具寿命耐久性。
后者近年来,人们对表面纹理刀具的研究越来越多,研究也越来越深入心灵表面纹理切割作品鸡冠土微纹理可能会缩短刀具和切屑的接触长度,保持润滑剂并捕获:废料,微挤压变得比初始孔和槽曲线的形状更复杂,变成正弦、椭圆、圆形笔划和比例形状,如图1所示。
微结构的影响,对于刀具表面的摩擦学特性有不同的形式,必须:不同的种子因此,对不同显微组织形貌的研究显著提高了刀具的使用寿命和摩擦学性能,降低了切削过程中的剪切力和温度,提高了工件的表面质量。
1微萃取处理的方法与形貌与传统刀具相比,微变形刀具的使用寿命和摩擦学性能将显著提高,具有保持润滑剂、缩短刀具和切屑接触长度等优点,减小剪切力和双温。
常用的微纹理技术有激光、电火花、光刻、磨粒反应、砂光、聚焦离子束加工等,广泛应用于激光、电火花、光刻等刀具。
1.1.显微组织激光处理技术激光加工是将高能和高温聚焦在聚焦位置,聚焦于光速和熔化材料的过程。
微铣削 微切削的概念及其研究意义

一、微铣削微切削的研究意义应用领域微型化是制造业未来发展面连的挑战和动力。
随着科学技术的发展对零件的加工提出了越来越高的要求,既要满足越来越高的加工效率、加工精度和表面质量,又要满足绿色生产的要求。
微制造加工在这方面有着巨大的发展潜力。
现代生活中,由于人们生存空间和移动方便的需要,各类产品的小型、微型化成为了全球的一个重要发展趋势,这使得微细产品的应用范围迅速扩大,微铣削和微切削作为微型制造加工技术的重要部分,正越来越多的被各国制造业热点研究发展。
众所周知,超精零件制造加工的能力是一个国家机械制造业水平的重要体现,它直接影响一个国家医疗、高科技电子产品及设备、现代军事国防、航空等重要先进领域的发展。
微型制造加工较普通加工能达到更高的精度要求,以微铣削和微切削为代表的超精密微制造加工技术越来越成为一个国家先进制造加工技术水平的衡量标准。
在现代制造技术领域中,微细加工技术占有极为重要的位置。
它不仅是制造高新技术产品的关键技术,而且也是取得国际竞争优势的重要技术之一。
微制造业的发展不仅对我国高新技术水平的提高有着重要战略意义,同时对节约能源,减少污染等方面也意义非凡。
因此,深入的了解和研究微铣削和微切削加工技术是发展制造业是十分重要也是必不可少的。
微小机械无论在国防、航空、航天和民用中国都有很大的市场,例如微小人造卫星、飞机、机床、汽轮发电机组、车辆、枪械等。
又如照相机、摄像机、手机等都是越做越小而功能却不断提高和完善。
而计量检测、生物医学、电子产品与计算机、仪器科学等多个领域也正朝着微型化发展,微型医用机器人、微型计算机、微型精密仪器等都是微型加工的直接应用。
因此,微型加工技术和理论的研究有着明显的广阔前景。
现状及发展趋势1959年,richardPFeynman就提出了微型机械的设想,之后随着研究工作的进行并取得一定的成果,显示出了微型机械加工在未来的明显的广阔前景。
微型机械在国外比较早的受到了政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。
微小车床刀具磨损检测方法

微小车床刀具磨损检测方法于化东;张留新;许金凯;于占江【摘要】The detection device for miniature cutting tool wear was designed.The detection system for wear area of min-iature cutting tool nose was built based on machine vision technology, which considered geometrical characteristics of miniature cutting tool. The sub-pixel edge of cutting tool was extracted based on Facet model from a single image of the worn tool. Main and minor cutting edge was fitted. Tool nose arc and unworn edge were calculated, and then the wear area was measured. Arithmetic was verified through the substraction of two imges , the detection precision was ± 1.51 × 10-4mm2. Finally, the tool tip wear area was measured after the cutting experiment, and the foundation for the further research of micro-machining tool wear principle was established.%设计了微小型刀具磨损在位检测装置。
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微切削加工及刀具
发布时间:2015/6/15 来源:国际金属加工网浏览次数:88 在微切削加工中,零件尺寸可能很小,而采用何种刀具和加工方案可以有多种选择。
由于微切削加工面临各种挑战(如很小的尺寸公差、严格的质量要求、难加工材料等),因此选用正确的加工方法至关重要。
通过优化微小零件的加工工艺,可以节约零部件材料、缩短加工周期、降低刀具成本、减少机床闲置时间和提高零部件加工质量。
随着技术的不断进步,为了帮助提高微小零件的生产效率,拥有一个可靠的、能提供应用支持和技术咨询的刀具合作伙伴十分重要。
通常,根据不同的行业和加工类型来确定切削工艺的改进是一个很好的切入点。
电子和电讯产品制造业
电子和电讯产品的零部件种类五花八门,但加工这些零部件所面临的挑战都差不多:需要加工的零件批量很大,且对零部件质量和表面光洁度的要求极其严格。
此外,在这个科技高速发展的行业中,削减成本的压力非常大。
由于对零部件功能的要求不断提高,电子产品越来越多地采用难加工材料(如低碳钢和合金钢)制造,这也成为加工这些零部件的另一个障碍。
微型车刀适合加工许多电子产品零部件(如光碟托盘的细微结构),这些加工通常涉及到内圆车削、切槽、切断和螺纹加工。
由于此类加工对精度要求极高,因此,选用带有安全夹持系统、可保证切削刃正确定位的可转位刀片式车刀至关重要。
用这些车刀加工时,最好在开始切削时采用较小的进给率,以确保刀片的安全性和加工表面光洁度,然后再提高进给率,以改善断屑性能。
此外,还应该采用大于刀尖圆弧半径的切削深度,以尽可能减小刀片的径向变化——这是内径加工中的一个普遍问题。
山特维克可乐满的Coro Turn XS车刀通常非常适合这种类型的内圆车削、切槽和螺纹加工,并能提高小孔排屑性能和加工安全性,由于减少了对切屑的二次切削,可获得更长的刀具寿命。
这种车刀最小可以加工0.3mm的孔径。
该系统还能提供更安全的刀片夹持,从而能够采用更大的刀具悬伸量和提高生产效率。
医疗器件制造业
医疗器件制造商面临许多与电子零部件制造商相同的挑战。
由于对医疗和牙科器件的需求增大,制造商必须加快生产速度、提高成本效益和加工的可预测性。
医疗器件的质量和高耐蚀性极为重要,而最常用的材料——钛合金和钴铬合金——都非常难以加工。
为满足人体植入件的要求,必须采用耐蚀性和耐磨性好、生物排斥性小的材料,但此类材料(尤其是人造髋关节)可能加工难度很大。
许多医疗器件的一个共同特点是其螺纹廓形复杂多变,且对尺寸精度要求很高。
加工接骨螺钉遇到的挑战往往在于其大长径比。
这种螺钉的长度远远大于其直径,使其加工更为困难,因为在加工过程中螺钉很容易弯曲。
此外,现在很多接骨螺钉要求采用更大的螺旋角,用单刃螺纹刀具进行加工难度更大。
螺纹旋风铣(一种切削刃位于铣刀的内环而不是外周的铣削工艺)是一种生产率更高的加工方法。
该工艺非常适合瑞士式数控车床,因为刀具与导套之间的距离较短,有利于增强支撑和减小振动。
用螺纹旋风铣工艺加工医用接骨螺钉。
刀片安装在内环的螺纹旋风铣刀环,围绕圆柱形工件旋转,并加工出螺纹,平滑的切向切削运动可减小切削力,提高金属切除率。
为了减小加工颤振(螺纹旋风铣可能出现的最大问题)和延长刀具寿命,制造商应选用刀片不等距安装的螺纹旋风铣刀环。
由于是加工高强度材料,铣刀片要承受很大的冲击,因此必须选用高硬度的细晶粒刀片基体,并涂覆耐磨涂层,以延长刀具寿命和改善表面光洁度。
Coro Mill 325螺纹旋风铣刀环和刀片适用于大部分滑动刀架机床和螺纹旋风铣削主轴单元,并适合各种细长零件的外螺纹加工。
该铣刀环可加工的螺纹直径范围为3~10mm。
加工医疗器件时,可选用强韧性更好的GC1105刀片牌号。
这些刀片具有更锋利的切削刃,可获得无毛刺的加工表面,实现更长时间的连续加工和更高的生产率。
加工牙科器件(如牙齿植入件)对切削性能和加工精度要求很高。
小型球头立铣刀非常适合小型零部件的仿形铣削,因为它们在拐角半径很小和悬伸较长的加工场合仍能运用自如。
这些立铣刀具有极佳的耐热性和高精度,也适用于模具加工。
与螺纹旋风铣刀一样,加工高硬钢时,也需要采用强韧性好的刀片牌号。
Coro Mill Plura球头立铣刀的几何形状设计可避免因磨损不均匀而导致刀尖圆弧半径损坏,为了改善刀具磨损性能,还进行了切削刃制备。
该刀具的直径最小可达0.1mm,并具有细长的颈部,使其能进行长距离加工,并具有良好的可达性(尤其是在铣削型腔时)。
GC1700是一种涂覆多层PVD涂层的细晶粒整体硬质合金牌号,具有高硬度和高耐磨性。
物理气相沉积(PVD)工艺可以涂覆非常薄的涂层,因此能获得更锋利的切削刃。
这就使该刀具非常适合从中等硬度到高硬度(HRC 35~72)的微小零件加工。
航空航天制造业
在该行业中,夹持系统是否合适可能会极大地影响加工效率,尤其是在加工高强度材料时。
由于所加工材料的特性,医疗器件和航空航天制造业的切削加工都需要使用大量刀片。
随着时间的推移,更换刀片所消耗的时间成为影响生产率的一个重大因素。
此外,在航空航天制造业的微小零件加工中,通常使用的高性能、长切屑材料会造成断屑难题。
带有高精密冷却装置的QS刀具夹持系统,不仅能缩短装刀和换刀时间,还可以改善断屑和加工性能。
其楔形设计使操作者可以在几秒钟内完成刀片更换。
精密喷嘴可以提供精确的冷却剂流量,从而提高零部件质量和断屑性能。
其好处是可将冷却液压力降低到145磅/平方英寸。
在航空航天制造业,应用螺旋铣(斜坡铣)加工技术可以提高生产率。
该技术使用铣刀(而不是钻头)在许多航空零部件中常见的弧形和倾斜表面上更高效地加工各种孔和凹腔特征。
通过采用较小的切深和较高的切削速度,螺旋铣所需的切削力和机床功率,比钻削加工大幅降低。
用Coro Mill 326和Coro Mill 327铣刀对微小零件进行螺旋铣削时,多个锋利的切削刃可以提供高切除率、更长的加工距离和更好的耐磨性。
汽车制造业
许多汽车零部件是用金属板材通过冲模加工形成车体部件(如车门、引擎盖、挡泥板等)。
但也有许多大批量加工的小型汽车零部件(如传动轴和齿轮)。
降低每件成本是大批量加工这些零部件的主要目标。
实现无缝生产的关键因素包括工艺安全性、加工周期和产品质量。
在传动轴和齿轮加工中,钢件车削占据主导地位。
但是,仔细选择合适的刀片牌号对于钢件车削至关重要,因为这将为效率更高的硬车削加工铺平道路,如果工件仍需磨削加工,则可以减小磨削余量,最终导致每件加工成本的降低。
山特维克可乐满的GC4225刀片牌号具有安全、可靠和可预测的切削性能。
这种刀片的几何形状经过优化,可获得非常高的表面光洁度、尺寸精度和生产率。
传统上,传动零件是先进行车削加工,然后进行磨削加工。
而用硬车削来替代车削+磨削可以大幅提高生产率。
该工艺可满足汽车制造业提高生产率和零件质量、缩短加工周期的需求。
此外,由于加工中不需要切削液,硬车削比磨削具有更好的成本效益。
经过优化的刮削刀片与立方氮化硼(CBN)牌号相结合的新型车刀可以满足传动零件的硬车削加工要求。
CB7015是一种经过优化的刮削刀片,用于表面淬硬传动零件的高速精车加工。
它采用一种多刀头锁定技术,可使其钎焊部位远离切削高温区的多个CBN刀头实现机械联锁,与传统的刀头设计相比,具有更高的强度和更好的安全性。
这种机械联锁的刀头能够承受由进给、切深和断续切削产生的压力,使其成为能在满足表面质量和尺寸精度与提高生产率的要求之间保持均衡的一个合理选择。
选择刀具和工艺
微切削加工提出了一系列独特的挑战——不仅因为工件尺寸非常小,而且在需要这些微小零件的行业中,工件大都采用难加工材料,并具有复杂的几何形状。
伴随这种挑战的是,医疗器件、航空航天和电子工业的竞争日趋激烈,技术要求也越来越高——需要进行大批量加工,并对刀具和刀片进行大量投资。
虽然选择合适的刀具和工艺似乎相当困难,但利用现有的宝贵资源,可以帮助制造商完成大多数微小零件的加工。
由于竞争日趋激烈,能否选用最先进的刀具和工艺来提高生产率,以保持技术领先地位,可能会决定企业制造业务的成败。
而选择合适的刀具合作伙伴,也能保证加工获得成功。
加工诀窍
虽然不同的微切削加工需要采用不同的切削策略和加工顺序,但仍有一些在许多情况下都适用的技术诀窍和加工指南:
(1)在瑞士式车床上加工时,应首先在正主轴上进行钻削和内圆车削加工,由于导套可对棒料起到支撑作用,因此可提高加工稳定性。
(2)第二步应在正主轴上车削外圆。
如果可能的话,最好一次走刀完成全切深,以缩短切削时间,从而提高加工稳定性。
(3)第三步应进行铣削加工。
应优先选择端面铣削。
由于旋转主轴的稳定性和功率有限,因此切削力越小越好,而端面铣削可以满足这一要求。
(4)为了在切断工序之前对工件外径进行最后阶段的加工,通常采用高生产率的反车加工,一次走刀完成加工有助于减小振动。
(5)切断是在正主轴上完成的最后一道工序。
两个主轴相互离得越近,零件悬伸量就越小,表面光洁度也越好。
(6)最后,在副主轴上完成最终精加工。
该工序通常为内径加工,但也可以是外径加工。