金属切削加工技术探析_金属切削加工技术实训教程答案

时间：2019-04-01 03:31:46　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　据统计，在国民生产总值中相当多的产业与机械制造技术密切相关。在大多数情况下，切削加工仍是能耗小、效益高的加工方法。虽然也有一些特殊加工技术，如电加工、激光加工、超声加工等，但90%以上的机械加工是由切削加工完成的。本文现从以下几方面分析金属切削技术的发展趋势。
　　一、金属切削加工自动化技术的发展
　　伴随着微电子与信息技术的发展，CAD、CAPP、CAM、CAE、MRPII等关键技术为迅速提高制造工程领域的管理水平、显著降低制造过程中的大量辅助工时、推动设计制造一体化及产品质量提高等起到巨大的作用。同时，这些技术也给传统的金属切削理论与技术提出了新的要求与发展方向。推动了它在柔性自动化生产条件下的发展和进步，其中较重要的发展领域和技术成果有：
　　1、切削数据库与工艺数据库。微机辅助数据库技术迅速发展，克服了过去全靠人的经验或查阅手册来获得切削技术数据的困难，补充了在信息量、获取信息速度和信息准确性等方面的不足，为CAPP、CAM、CIMS等奠定了坚实的基础。
　　2、切削技术专家系统。人工智能技术在金属切削领域的应用，产生了切削技术专家系统，它为解决切割技术中的若干决策、咨询、诊断、管理等问题提供了有效的工具。
　　3、切削用量和工艺过程优化。传统的优化理论多以单刀，单工序，单目标，单参数的优化为主，而在现代化加工系统中，大量的优化工作需要在多刀、多工序、多优化目标、多优化参数等条件下进行，这就是相应的优化理论与技术的进步。
　　4、刀具寿命及其可靠性。在现代自动化加工系统中，由于设备昂贵、自动化程度和灵活性要求高，对刀具提出了一系列新要求，如：刀具的切削速度高，以便充分利用设备的效率，弥补其昂贵的缺陷，刀具通用性好，耐用度，以避免频繁换刀，刀具几何状态和切削性能一致性好，可靠性高，以保证整个自动加工过程的可操作性和稳定性。因此，对刀具材料与结构提出了新的要求。
　　5、切削过程检测与监控。在制造系统无人管理的情况下，对切削工程的各种状态和各种故障应有完善的检测和监控系统，以便及时报警，停机或自适应调节，有效的减少废品率，降低加工成本。
　　二、精密高效切削技术的发展
　　精密加工技术，在许多工业尖端技术及现代武器制造中有着非常重要的地位，在某些领域甚至成为关键技术。目前，在许多高新技术产品的设计中，已普遍提出微米级、亚微米级，以及纳米加工精度的要求。
　　自20世纪50年代开始，国外就开发超精密切削技术与机床，目前用金刚石刀具和专用机床已可实现1nm切削厚度的稳定切削，中小型超精密机床已可稳定达到，主轴回转精度0.05um，加工形状精度0.3-0.5um，加工表面粗糙度Ra=0.01um以下，我国一些单位对超精密加工机床和切削技术的研究也取得了许多成效。
　　在高效切削技术方面，目前研究工作比较活跃，已取得显著成果的主要是超高速切削技术。采用超高速切削突出的特点如下：
　　1、切削效率高，切除单位体积材料的能耗低。
　　2、单位切削力下降，切削热大量被切削走，切屑热降低，切削过程激振率远离工艺系统共振频率，加工质量好，加工精度高。
　　3、刀具磨损的增长速度，低于切削效率的增长速度，相对刀具寿命延长。
　　4、一些传统切削无法加工的零件（精密薄壁件），可在超高速切削条件下一次成型，由此扩大加工范围。
　　三、刀具技术的发展
　　刀具是实施切削加工的主体，许多切削技术的发展和应用都与刀具技术密切相关。在刀具技术方面，新型刀具材料的发展是其最活动的领域。同时，出现了具有发展潜力的新型刀具材料。
　　1、高性能高速钢：如高碳、高钒、高钴、含铝、粉末冶金等高速钢，它们的耐用度在一般切削条件下，可双普通高速钢提高1.5-3倍。
　　2、新型硬质合金：如添加胆铌、超细晶粒、Tic基和Ti（c.N）基、稀土等硬质合金。传统上硬质合金多用于车刀，目前多用于端铣刀、立铣刀、铰刀、钻头等螺纹齿轮刀具。
　　3、涂层刀具：是近年发展十分活跃的领域，应用于柔性自动化加工系统具有特殊优越性，主要有CVD化学气相沉积、批PVD物理气相沉积的涂层硬质合金和涂层高速钢及复合涂层。
　　4、复合陶瓷材料：主要品种有氧化铝系复合陶瓷、氮化硅系复合陶瓷、硅铝复合陶瓷，它们的硬度可达HRA91-95，抗弯强度可达0.7-1.2Cpa。最新发展的sic晶须增韧陶瓷，其综合切削性更加优越。
　　5、超硬度刀具材料：主要是立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD）。用它们作为刀具材料主要是其高硬度，可用于切削硬质合金和陶瓷。
　　随着新型刀具材料的发展，新型刀具结构也有较大的进展。历史上刀具结构技术发生了4次重要改革：整体改革、焊接刀具、机夹不重磨刀具、模块化可重构刀具。目前，在普通机床大多数使用机夹不重磨刀具，在加工中心使用模块化可重构刀具，刀具结构上的柔性化使柔性自动化加工设备如虎添翼，一些新型的高效刀具层出不穷，为提高瓶颈工序的加工效率起到重要作用。
　　四、金属切削技术的发展趋势
　　金属切削理论与技术，是机械制造业的基础理论和基本技术，在世界经济和技术发展中起到重要作用，必将获得长足的发展。
　　1、切削技术进步的重要性。技术发展往往是阶段性的，在前一二十年，由于世界经济市场发展巨变，市场变化速度和产品的更新换代加快，迫使制造业必须解决关键生产周期长，市场反映速度慢的问题，而这个问题的关键如何压缩市场规划产品设计，生产准备等环节所需要的时间，这些时间比产品制造环节时间多，但是计算机技术的发展为此提供强有力的工具，随着这些问题不断解决和技术的完善，产品制造环节又成主要矛盾，它关系到产品生产效率的质量。因此，制造环节时间问题是决定的重点，它必须依靠切削理论和切削技术的进步。
　　2、刀具加工的重要性。机械加工的根本目的，是刀具切除工件上多余的材料，使其成为精度和表面质量等符合技术要求的零件。因此，机械加工的矛盾是刀具与工件的矛盾。没有合适刀具，再高级的控制系统也不能完成加工零件的任务，加工系统中各种"信息流"的有效性是通过刀具体现在产品上，这是机械加工过程的本质。因此，我们不断一味地追求计算机辅助软件的投入与建设，而忽视对切削技术本身的投入，这样只能"虚拟制造"。
　　切削理论与切削技术的研究方向，除上述提到的课题外，预计在绿色制造、网络制造、微型制造等领域还会产生新的研究热点。因此，只有大力加强机械制造过程中技术、工艺研究和建设，才能真正有效的振兴我国的制造业。

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