切削加工知识点整理

切削加工知识点整理（精选6篇）

切削加工知识点整理 第1篇

精密加工与特种加工重要知识点整理

第一部分

1、立方氮化硼砂轮磨削时可采用油性液。

2、最适合超声加工的材料是金刚石。

3、金刚石晶体的各向异性表现为金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同，同一个晶面上不同方向上的耐磨性不一样。

4、属于超硬磨料的是立方氮化硼。

5、具有整形和修锐两个功能的修整方法是电火花修整法。

6、超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴做Z向运动，进给系统做X向运动，因而其主轴的驱动方式是电动机通过柔性连轴节驱动主轴、采用内装式电动机驱动。

7、可选作测量平台的制作材料的是铸铁。

8、多齿分度盘的齿数为1440，则其分度增量是1/4度。

9、直线度误差测量方法中，既可用于在线测量，又可用于实时控制的是导轨直线度的2点测量法。

10、具有误差均化效果的机构是多齿分度盘。

11、铜、光学玻璃不适用于电火花加工。

12、选取制造空气主轴和轴承的材料时，不能采用45号碳钢。

13、高功率密度的电子束加工是针对工件打孔。

14、离子束加工所具有的特点加工中无机械应力和损伤。

15、在电火花加工中，存在吸附效应，它主要是影响工具电极的损耗。

16、电火花线切割加工中，其工作液一般是采用水基形成工作液

17、电火花加工中的等脉冲电源，控制每个脉冲周期内用于加工的脉冲能量值相同。

18、圆度误差评定方法有四种，适合计算机实时测量处理的是最小二乘法。

19、超精密加工机床中用的主轴部件常采用的是静压空气轴承结构。20、受温升影响主轴精度最大的轴承是液体静压轴承。

21、决定金刚石晶体各向异性的因素是金刚石晶体的各个晶面的面网间距离不同，各面网上原子排列形式不同，原子密度不同。

22、金刚石晶体面网间距分布不均匀的是 111 晶面。

23、金刚石晶体的111晶面的硬度和耐磨性均为最高。

24、金刚石刀具前、后面的晶面选择时，不宜选取111晶面。

25、在刚玉类磨料中，以单晶刚玉最好。

26、电火花加工用脉冲电源中，RLC线路脉冲电源稳定性最差。MOS管式等脉冲电源、晶闸管式脉冲电源、电子管式脉冲电源稳定性最好。

27、闸流管式脉冲电源主要用于冲模类穿孔加工等精加工场合的电火花加工电源。

28、电火花加工中，为制造异形小孔电极，常采用冷拔整体电极法，这种方法适合于较大批量生产。

29、对材料为磁钢、硬质合金、耐热合金的工件的深孔加工最有效的加工工艺是电火花磨削和镗削加工。

30、高速走丝线切割机床的控制系统普遍采用逐点比较法。

31、衡量电解液加工精度高低的指标是杂散腐蚀。

32、在电解批量加工时，电解液中的金属氢氧化物的含量应控制在4%以内。

33、在进行电解加工时，工件的重复精度受工具电极进给速度的影响，一般机床的进给速度变化率应小于5%。

34、激光打孔可不在真空中进行。

35、在石材加工领域，超高压水射流切割方法具有其他工艺方法无法比拟的优势。

36、超高压水射流切割属于绿色加工范畴。

37、电火花加工中的等脉冲电源，它具有控制每个脉冲周期内用于加工的脉冲能量值相同。

38、下列超精密机床主轴部件中，受温升影响主轴精度最大的轴承是液体静压轴承。

39、在电火花成形机床中，主轴头是最关键的部件，对加工工艺指标的影响极大。

40、电解加工细长孔、窄缝以及对锗、钼、铌等金属的加工时，可采用HCL、HNO3、H2SO4电解液。

41、电解加工时，一般不直接用做金属加工，而只用于加工铜、钼和钨时作为添加剂使用的电解液是 KOH、NaOH。

42、电解加工时，采用NaCl、NaNO3、NaCLO3电解液时需加过滤净化措施。

43、加工中无机械应力和损伤是离子束加工所具有的特点。

44、在加工硬质金属材料时超声波加工效率较低。第二部分

1、精密和超精密加工目前包含超精密切削、超精密磨削和精密特种加工三个领域。

2、超精密机床导轨部件要求有极高的直线运动精度、不能有爬行、导轨耦合面不能有磨损，故此要求导轨有很高的制造精度。还要求导轨的材料具有很高的稳定性和耐磨性。

3、振动加工中，超声波在振动系统中是以纵波方式传播的。

4、电解加工精度主要包括复制精度和重复精度。

5、化学加工有化学铣加工等，它与电化学加工的最大区别是不需要外部电源作为加工条件。

6、评定电火花加工表面完整性的主要参数是：表面粗糙度、表面变质层和表面力学性能。

7、在超精密切削中，衡量金刚石刀具质量的标准，一是能否加工出高质量的超光滑表面，二是能否有较长的切削时间保持刀刃锋锐。

8、金刚石刀具在超精密切削时所产生的积屑瘤，将影响加工零件表面质量/尺寸精度。

9、电火花加工中的工作液作用是冷却和冲掉加工产物。

10、电解加工的表面质量包含两个方面的含义：一是表面粗糙度；二是表面层的物理化学性能。

11、光电成形的工艺过程由掩膜制备和电镀两部分组成。

12、金刚石砂轮磨削时常用以轻质矿物油为主体的油性液和水溶性液为磨削液。

13、砂轮磨具的强度是指磨具在高速旋转时抵抗离心力的作用而破碎的能力。

14、超精密机床的主轴系统驱动模式有通过内装式同轴电动机驱动、其优点是体积小。

15、电致伸缩微进给机构的工作机理是利用压电材料的逆压电效应和电致伸缩效应工作的。

16、电火花穿孔成形加工是利用火花放电腐蚀金属原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。

18、在精密磨削中，如工件材料为硬质合金，则在选择砂轮时，需选用超硬磨料砂轮。

19、精密和超精密加工对静电环境的要求非常严格，这是因为所产生和集聚的大量静电，有可能导致一些事故，如静电放电、控制电路器件损坏、人受到电击而误操作。

20、型腔模电火花加工主要有单电极平动法、多电极更换法、分解电极加工法和指状电极的扫描加工四种方法。

21、混气电解加工的特点是与一般电解加工相比，加工精度和稳定性得以提高。

22、等离子体具有极高的能量密度，原因由三个方面：机械压缩效应、热收缩效应和磁收缩效应。

23、在超精密机床中，应用激光干涉仪测量位移时，需加空气参数补偿，这是因为空气中的温度、气压等参数变化会引起空气折射率变化，引起测量误差。

24、STM扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学的隧道效应。

25、化学加工有化学铣加工等，它与电化学加工的最大区别是不需要外部电源作为加工条件。

26、影响砂轮性能的因素主要是砂轮的磨料、砂轮的粒度和砂轮的黏合剂。

27、砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。

第三部分

1、在线检测：工件在加工过程中实时进行检测，这种检测方法能实时反映加工过程的状态。

2、光电成形：是利用照相和光致抗蚀作用，首先在金属基板上按图形形成电气绝缘膜，然后在基板的暴露部分镀上图形，再剥离金属基板而制成精细成品。

3、固定磨料加工：是电解研磨的一种，是将磨料粘在无纺布上之后，再将无纺布包在工具阴极上，无纺布的厚度即为加工间隙。

4、超声波加工：是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。

5、金刚石晶体的面网密度：面网的单位面积上的原子数。

6、电子束焊接：是利用电子束作为热源的一种焊接工艺。

7、电解研磨：是在机械研磨的基础上附加电解作用而形成的一种复合加工方法。

8、磨料喷射加工：是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流，通过对工件的高速冲击和抛磨作用来去除工件上多余的材料，达到加工的目的。

9、电解珩磨：就是把电解加工引入到常规的珩磨加工中去，既利用了电解加工的高效率，也保持了珩磨的精度。

10、离子束刻蚀：是通过能量为0.5～5keV的离子轰击工件，将工件材料原子从工件表面去除的工艺过程，是一个撞击溅射过程。

第四部分

1、丝杠螺母直线运动机构在换向运动时，运动精度受到回程间隙的影响，精密滚珠丝杠机构采用了何种方法解决此问题？ 答：滚珠丝杠副要求正转和反转没有回程间隙，否则精密数控系统控制将得不到要求的运动精度，这要求与滚珠丝杠和配合的螺母有一定的预载过盈。

由于丝杠的螺距会有一定的制造误差，故螺母载丝杠不同位置处的过盈量将有变化，预载力太小则有可能载丝杠的某一位置出现间隙；如预载力太大，则丝杠的某个位置可能转动不了；所以，为了方便滚珠丝杠的调整预载量，精密级和高精密级丝杠的螺母常做成两段组合，改变中间垫片厚度值可以方便地调整它地预载力。

2、采用电火花加工型腔模具时，在电极设计中，需考虑设计排气孔和冲油孔，为什么？

答：这是因为型腔模具加工属盲孔加工，电蚀产物排除比较困难，电火花加工时产生的大量气体要排出，故需设置气孔，同时设置冲油孔可采用工作液强迫循环方法来改善盲孔加工条件。

3、简述电铸加工的工艺过程？

答：原模表面处理—>电铸至规定厚度—>衬背处理—>脱模—>清洗干燥—>成品。

4、简述涂镀加工的工艺过程？

答：表面预加工—>除油、除锈—>电净处理—>活化处理—>镀底层—>镀尺寸镀层和夹心镀层—>镀工作层—>镀后清洗。

5、喷气发动机套上的冷却孔，飞机机翼的吸附屏的孔，孔数达数百万个，直径Φ0.2~0.003mm,一般常采用什么方法进行高速打孔？ 答：电子束高速打孔。

6、喷气发动机、汽轮机中整体叶轮的叶片，一般采用什么方法加工？ 答：电解加工。

7、在测量精密轴系地回转误差时，需采用误差分离技术，为什么？

答：这是因为在测量精密轴系时，测量信号中含有标准钢球地制造误差和安装误差成分，该成分值已和精密轴系的回转误差为同一数量级，因而需采用误差分离技术将其分离，才能保证数据的正确性。

8、混气电解加工时，气体混入电解液的作用是什么？

答：（1）改变了电解液的电阻特性，增加了电解液的电阻率，减少了杂散腐蚀，提高了电解液的非线性质量，因而提高了加工精度。

（2）改变了电解液的流动特性，降低了电解液的密度和粘度，使流速增大，流场趋于均匀。

9、为了消除振动干扰的影响，保证精密和超精密加工对振动环境的要求，我们可采取哪些具体的技术方法（写出两个技术方法）？

答：对内部的振源采取相应的消振技术措施，如运动件的动平衡调整、设备的位置布局调整等。对外部的振源采取相应的隔振技术措施，在设备与安装地面间设置空气弹簧隔振、橡胶隔振器等。

10、影响电解抛光质量的因素有哪些？

答：（1）电解液的成分、浓度对抛光质量有决定性的影响；（2）阳极电位和阳极电流密度；（3）电解液温度和搅拌；（4）金属的原始条件。除此之外，电解抛光的持续时间、阴极材料、阴极形状、极间间距等因素都对抛光质量有一定的影响。

11、试述离子束加工的原理和特点。

答：原理：是利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子经过电场加速，获得具有一定速度的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。

特点：1）加工精度高，易精确控制；2）污染少；3）加工应力、变形极小。

12、超声加工系统中变幅杆的作用是什么？

答：变幅杆的作用是能扩大振幅，因而还称为振幅扩大棒。

13、喷气发动机套上的冷却孔，飞机机翼的吸附屏的孔，孔数达数百万个，直径Φ0.2~0.003mm,一般常采用什么方法进行高速打孔？ 答：电子束高速打孔。

14、典型的超精密机床有哪些？

答：（1）美国的大型光学金刚石车床—LODTM；（2）德国的FG-001超精密机床；（3）英国的OAGM2500大型超精密机床；（4）日本的AHNIO型高效专用车削、磨削超精密机床。

15、简述电化学机械复合加工的特点。

答：作为复合加工方式，电化学机械加工兼具备了电化学加工和机械加工的某些特点：（1）加工范围广，生产效率高；（2）加工精度和表面质量优良；（3）机械磨具磨损小；（4）控制条件好；（5）成本低。

16、什么频率范围内的波称为超声波？超声加工系统中，超声振动系统主要有哪几部分组成？超声频电振荡是如何转换为机械振动的？

答：频率超过16000Hz的声波称为超声波。

超声振动系统主要包括超声换能器、变幅杆及工具三部分。

超声波发生器产生1.6万Hz以上的高频交流电源，输送给超声换能器，产生超声波振动，并借助变幅杆将振幅放大到0.05～0.1mm左右，使变幅杆下端的工具产生强烈的振动。

17、冲模是生产上应用较多的一种模具，形状复杂，尺寸精度要求高，常采用什么方法加工？ 答：先经过电火花、电解及激光加工（粗加工）后，再用超声波研磨抛光，以减小表面粗糙度值，提高表面质量。

18、简述精密磨削机理。

答：（1）微刃的微切削作用；（2）微刃的等高切削作用；（3）微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。

19、影响电解研磨加工速度及表面质量的因素有哪些？

答：（1）电解液；（2）加工电压和电流密度的影响；（3）无纺布厚度、粘结的磨粒尺寸及含磨粒量；（4）工具阳极的转速及工作液送进速度；（5）工具阴极与工件之间的压力。

20、喷油嘴、微型轴承、仪表齿轮、手表整体机芯、印刷电路板、集成电路微电子器件等的清洗，常采用什么方法可获得好的效果？ 答：超声波清洗（在清洗溶液中引入超声波可使精微零件中的细小孔、窄缝、夹缝中的脏物加速溶解、扩散，清洗干净）

21、电解加工是利用什么原理使工件加工成形的？电铸加工是基于什么原理？ 答：电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现金属零件的成形加工。

电铸加工原理为：用可导电的原模做阴极，电铸材料作阳极，电铸材料的金属盐溶液作电铸液，在直流电源的作用下，溶液中金属离子在阴极上获得电子成为金属原子而沉积镀覆在阴极原模表面，阳极上的金属原子交出电子成为正金属离子进入镀液，对金属离子进行补充，以保持其浓度基本不变。阳极原模上电铸层逐渐加厚，当达到预定厚度时即可取出，设法与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。

22、纳米级加工的物理实质是什么？纳米级加工精度包括哪三方面？

答：就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的去除。

纳米级加工精度包括：纳米级尺寸精度；纳米级几何形状精度；纳米级表面质量。

23、电火花加工中的极性效应是什么？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？线切割加工一般采用什么极性加工？为什么？

答：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀，这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。

从提高加工生产率和减小工具电极损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，为了充分地利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，应合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。线切割加工总是采用正极性加工方式。

为获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，应控制单个脉冲能量，尽量减小脉冲宽度，一般在0.5~64us，所以，线切割加工总是采用正极性加工方式。

24、请就下述的3个问题论述纳米技术的一些基本概念和知识？

1）纳米级表面物理力学性能检测的内容是什么？

2）简述MEMS系统的特点？

3）简述纳米加工技术与传统技术的差别（可就某一个方面进行论述，如纳米级加工、材料、器件等）。

答：1）纳米级测量技术包括：纳米级精度的尺寸和位移的测量，纳米级表面形貌的测量。

2）MEMS系统指的是微型机电系统，它是将微型机械，信息输入的微型传感器，电源、驱动器、控制器、模拟或数字信号处理器、输出信号接口等都微型化并集成在一起成为一个微型机电系统，它有较强的独立运行能力，并有能完成规定工作的功能。

3）答题要点：例纳米加工：重点论述纳米级加工技术是在分子、原子水平上的加工，而不是简单的加工尺寸的缩小等。

25、简述电火花加工的基本原理？电火花蚀除的主要原因是什么？火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？ 答：电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种利用电、热能量进行加工的方法。

及时排除电极间的电蚀产物，以确保电极间介电性能的稳定。否则，电蚀产物将充塞在电极间形成短路，无法正常加工。

火花放电过程大致可分为：极间介质的击穿形成放电通道；介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀蚀除产物的抛出；间隙介质消电离。

26、请就下列问题回答超精密加工技术和设备的一些基本概念？

1）超精密机床的进给系统由哪几个功能单元组成？

2）超精密切削和普通切削的区别？

答：1）驱动电机、柔性连轴节、滚珠丝杠螺母机构、滚动导轨，刀架。

2）超精密切削属于微切削加工，在微切削时，切削往往是在晶粒内进行，因此，切削力一定要超过晶体内部的分子、原子结合力。其单位面积的切削阻力将急剧增大，这样就要求采用耐热性高、高温硬度高、耐磨性强、高温强度好的刀具材料，即超高硬度材料，最常用的有金刚石刀具。

27、简述激光束加工和电子束加工方法的主要特点。

答：电子束加工机理是将电能转化成电子的动能，通过高速电子对工件表面的轰击是电子动能转化成金属表面的热能将材料瞬时溶融，气化、以达到去除材料的目的。加工条件是真空、工件材料为导电金属体，与加工有关的材料性能是材料的热学常数。

激光束加工机理是将电能转化成光能，再将激光束射向工件表面由金属吸收转化成金属表面的热能将材料瞬时溶融、气化、达到去除材料的目的。加工条件是：工件材料为金属、非金属都可以，与加工有关的材料性能是材料的热学常数及材料表面对激光的吸收率。

切削加工知识点整理 第2篇

学 院： 机械工程学院

专 业： 机 械 工 程

2013年 1 月 5日

难切削材料切削加工技术

摘要：本文阐述了难切削加工材料的定义，简单地介绍了几类难加工材料，从切削力、切削温度、刀具磨损等方面介绍了难加工材料的加工特点，并对其产生原因进行了分析。针对难加工材料在加工过程中出现的问题，本文描述了改善难加工材料的切削加工性的方法及其机理，具体对改变材料本身特性、选择刀具材料、润滑冷却方式进行详细介绍。关键词：难加工；材料；加工性；加工技术

Difficult cutting material machining

technology

Wang Xuebin(Guizhou university mechanical engineering institute Guiyang guizhou 550025）

Abstract：This paper expounds the definition of material to cutting processing, and difficult-to-machine materials processing features was reviewed ,Simply introduce several kind of difficult processing materials, from the sides of cutting force, cutting temperature, tool wear , etc, and its reasons were analyzed.For these problems that exist in the process of machining difficult-to-machine materials , this paper describes the method that improve difficult-to-machine materials processing cutting features and its mechanism, the concrete is introduced about changing materials itself characteristics, choiceing of cutting tool materials and lubrication cooling way.Key words: difficult processing;Materials;Machining;Processing technology

从某种意义上说，它们对加工的特殊要求起引言 到了促进加工技术发展的作用。现在，人们然而长期以来难加工材料如钛合金、高已经掌握了很有效的难加工材料加工方法。

温合金、不锈钢等其切削加工性极差，给生产带来效率低、质量差、刀具损耗等问题，难加工材料的定义 一直是加工中的难题。随着制造业的发展，难加工材料是指难以进行切削加工的21世纪这些材料的用量迅速增加，加工的矛材料，即切削加工性差的材料。切削加工性盾将变得突出。与此同时，产品的材料构成等级代号5级以上的材料均属于难加工材也不断优化，新的工程材料也不断问世，而料。从材料的物理力学性能看，硬度高于每一种切削材料的采用都对切削加工提出

250HBS、强度b0.98GPa、延伸率大于了新的要求。如在切削加工比较集中的汽车工业，其发动机、传动器零件中硅铝合金的30%、冲击值ak9.8105J/m2、热比例在逐渐增加，并开始引入镁合金和新的高强度铸铁以减轻汽车重量，节省能耗。又o系数k41.9W/(mC)的均属于难加工如在航空航天工业，钛合金、镍合金以及超耐热合金、陶瓷等难加工材料的应用比例和材料之列，如钛合金、高温合金、不锈钢、加工难度都将进一度的增加，能否高效加工高强度钢和超高强度钢、复合材料以及硬脆这些材料，直接关系到我国汽车、航空航天、材料。

难加工材料的分类： 能源等重要工业的发展速度和制造业整体（1）钛合金

o钛是同素异构体，熔点为1720C，在水平，也是对切削技术的最大挑战。但低于882oC时呈密排六方晶体结构，称为钛；在高于882oC时呈密排六方晶体结构，称为钛。利用钛的上述两种结构特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及其相分含量改变而得到不同类型的钛合金。

钛合金的性能特点如下：比强度高、热强度高、抗蚀性好、低温性好、化学活性大、导热性差、弹性模量小。

（2）高温合金

高温合金又称耐热合金或热强合金，它是多组元的复杂合金，以铁、镍、钴、钛等为基础，能在600—1000度的高温氧化环境及燃气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作用下长期工作，具有良好的热强行能热稳定性能和热疲劳性能。

（3）不锈钢

不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力的钢种。不锈钢种类很多，按其成分可分为钴不锈钢和钴镍不锈钢两大类。

（4）高强度钢与超高强度钢

高强度钢和超高强度钢为具有一定合金含量的合金钢。他们的原始强度、硬度并不高，但经过调质处理（一般为淬火和中温回火），可获得较高或很高的强度。

（5）复合材料

复合材料是指两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质人工制成的多相组成固体材料，是由增强相和基体相复合而成的，并形成界面相。增强相主要是承载相，基体相主要是连接相，界面相的主要作用是传递载荷，三者的不同成分和不同复合工艺使复合材料具有不同的性能。

（6）硬脆性材料

硬脆性材料具有高强度、高硬度、高脆性、耐腐蚀和腐蚀、隔热、低密度和膨胀系数及化学性能好等特点，是一般金属材料无法比拟的。硬脆性材料由于这些独特性能而广泛应用于光学、计算机、汽车、航空航天、化工、纺织、冶金、机械和军事等领域。

难加工材料的加工特点

难加工材料的切削加工性差一般有以下几个方面： 高强度： 2 高硬度； 高塑性和高韧性； 4 低塑性和脆性； 5 低导热性； 有大量微观硬质点或夹杂物； 7 化学性质活泼

这些性质一般都能使切削过程中切削力加大、切削温度升高，刀具磨损严重，刀具使用寿命缩短，加工表面质量恶化，切削难以控制，最终导致加工效率和加工质量降低，加工成本升高。下面详细介绍难加工材料的切削加工性及其产生机理。（1）切削力大

凡是硬度和强度高、塑性和韧性大、加工硬化严重、亲和力大的材料，切削功率消耗大，切削力大。这就要求加工设备功率大，刀具有较高的强度和硬度。表1.1是几种典型难加工材料的切削力的对比。（2）切削温度高

由于难加工材料呢往往加工硬化严重，强度高，塑性和韧性大，亲和力大而导热系数小，切削过程中会产生较大的热量，但散热性能差，因此切削温度较高。如钛合金的传导率只有45钢的1/6左右，且刀-屑接触长度短，切削热集中在切削刃附近，因此切削温度很高，往往是45钢的一倍以上。（3）刀具磨损严重，使用寿命短

凡是硬度高或有磨粒性质的硬质点多或加工硬化严重的材料，刀具的磨料磨损都很严重。另外，导热系数小或刀具材料易亲和、黏结也会造成切削温度高，从而使得黏结磨损和扩散磨损严重。因此难加工材料切削过程中使用寿命铰短。

（4）加工表面粗糙，不以达到进度要求

加工表面硬化严重、亲和力大、塑性和韧性大的材料，其加工表面粗糙度大，表面质量和精度均不易达到要求。（5）切屑难于处理

强度高、塑性和韧性大的材料，切屑连绵不绝、难以处理。切削过程中，切削应得到很好地控制，不能任其缠绕在工件或刀具上，划伤已加工表面、损坏刀具，甚至伤人。

难加工材料切削加工性的改善 1.改变材料本身的切削加工性

改善材料本身的切削加工性首先可以采用适当的热处理方法。在被加工材料化学成分已定的情况下，经过不同的热处理工艺可得到不同的金相组织，材料的力学、物理性能机加工性将出现很大的差别。故应当采用适当的热处理方法，并合理安排热处理加工工序。如低碳钢的热塑性很大，可进行冷拔或正火以降低塑性，提高硬度，使切削加工性得到改善；马氏体不锈钢也经常进行调质处理，以降低塑性，减少以加工表面粗糙度，使其较易加工；高强度钢在退火、正火状态下，切削加工并不太困难，粗加工躲在这时进行；经过调质，高强度钢的硬度、强度大为提高，变得难加工，此时可进行精加工或半精加工。

其次是可以改变材料的化学成分。在保证材料力学、物理性能的前提下，在钢中适当添加一些元素，如S、Pb、Ca等，其加工性可得到显著改善，这样的钢称为“易切钢”。易切钢可以使刀具耐用度提高，切削力减小，容易断屑，提高以加工表面的质量。易切钢的添加元素几乎都不能与钢基体固溶，而已金属或非金属夹杂物的状态分布，从而改变了钢材的内部结构与加工时的变形状况，使其加工性得到改善。在奥氏体不锈钢中添加S元素会降低不锈钢的抗腐蚀性，可在奥氏体不锈钢中添加Se元素，所形成的硒化物可提高切削加工性而不影响抗腐蚀性。合理的选用刀具材料

刀具材料的切削性能对切削加工技术的水平影响很大。切削难加工材料时，必须尽可能采用高性能的刀具材料。由于难加工材料种类繁多，性质迥异，在选用刀具时，必须注意刀具材料与被加工材料在力学、物理性能和化学性能之间的合理匹配。

常用于难加工材料切削的刀具材料有高性能高速钢、粉末冶金高速钢、添加TaC和NbC的硬质合金、细晶粒和超细晶粒硬

质合金、TiC硬质合金、添加稀土元素的硬质合金、各种陶瓷材料以及CBN和金刚石等超硬材料。

在韧性较好的刀具基体上，进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层是提高刀具切削性能的有效途径。与未涂层刀具相比，刀具经过涂层后，可以采用更高的切削速度，或在同样的切削速度下大幅度地提高刀具使用寿命，也可以减少刀具与工件材料之间的摩擦系数，从而减少切削力，改善被加工材料的表面质量。

采用PVD方法在高速钢基体上可涂覆一层致密、坚硬、厚度为几微米的氮化物或碳化物，使高速钢刀具的寿命和切削性能得到大幅度地提高。这种加工方法适用于麻花钻、立铣刀、丝锥、齿轮滚刀和插齿刀等重磨前刀面的刀具。采用PVD和CVD的方法在韧性较好的硬质合金基体上涂覆一层或多层的高硬度和高耐磨性的材料，可获得高韧性又有高耐磨性的刀具材料。3.合理的适用润滑冷却方式

在难加工材料切削过程中，合理使用切削液尤为重要。切削液基本上分为三类：切削油、乳化液、合成切削液。切削油的组要成分是矿物油；乳化液系用乳化油加水稀释而成；而乳化油则由矿物质油、乳化剂及其他物质配成；合成切削液是水基，再加入其他成分构成。以上三类切削液均需加入各种添加剂。切削液具有冷却作用和润滑作用，能够有效的降低切削区刀具表面和工件表面的温度，改善刀具与切屑、工件表面之间的摩擦状态，从而减小刀具磨损并提高以加工表面质量；切削液有清洗作用，能将碎屑（如切铸铁）和粉屑（如磨削）冲走；切削液还能防锈，工作性能稳定，且不污染环境，并对人体无害。同时，在金属切削加工领域也可采用低温雾化切削、油雾冷却、低温冷风切削、MQL微量润滑等绿色切削技术。4.采用其他加工方法 1 热处理渗入可逆元素 对于某些材料还可以通过热处理渗入可逆元素来改善切削加工性，加工完成后去除可逆元素，保持工件的原有特性，如钛合金渗氢处理切削加工性显著改善，切削加工后在进行去氢处理。局部加热切削加工 在切削加工中，局部加热工件切削区域可使材料切削变形区的应力降低，切削力则相应降低，有利于提高刀具使用寿命，切削速度可提高。但加热切削法对被加工表面和表层的物理力学性能有影响，选用时应谨慎。低温切削加工 切削过程中通过一定的强制冷却手段使得工件保持低温状态，工件的力学性能向有利于切削加工的趋势变化，刀具则因低温环境切削加工性能更好，寿命提高。磁化切削加工 使工件和刀具两者之一被磁化，切削过程中带磁切削，切削加工性可得到改善。振动切削加工 低频振动切削具有很好的断屑效果，可不断用断屑装置，使刀刃强度增加，切削时总功率消耗比带有断屑装置的普通切屑降低40%左右。高频振动切削也称超声波振动切削，有助于减小刀具与工件之间的摩擦，降低切削温度，减少刀具的粘着磨损，从而提高切削效率和加工表面质量，刀具寿命约可提高40%。

结束语：

难加工材料加工技术是机械加工工业的关键技术，它的发展体现着国家制造业的制造水平。目前难加工材料加工技术发展日趋成熟，已经实现了对钛合金、高温合金、不锈钢等多种难加工材料的加工。但随着科学技术的发展，必将对产品零部件的性能提出新的和特殊的要求，会有更多难加工材料需要加工，难加工材料加工技术也将会得到更加广泛的应用。

[1]张念淮.难加工金属材料的切削加工技术[J].郑州铁路职业技术学院学报.2008（7）[2]郑文虎，等.难切削材料加工技术问答[M].北京出版社，2001.55-73 [3]左敦稳，黎向峰，等.现代加工技术[M].北京航空航天大学出版社.2009（8）314-362 [4]邹西洋，难加工材料的特性及其应用前景.金属处理第28卷第4期：44-46 [5]吴成建，陈国良等.金属材料学[M].冶金工

业出版社，2009.18-53

切削加工知识点整理 第3篇

1 切削加工的重要作用与刀具

采矿机械制造的核心是零件的制作。制造采矿机械零件的方法大致可分为成形制造和加工制造, 成形制造包括铸造、锻造、焊接等工艺, 一般用于毛坯的制造。近年来开发的精确成形或称净成形工艺, 如精铸、精锻等也可用于半成品和成品的制造。快速原型制造用于模型的制造, 与其它技术相结合, 也可用于制造金属零件。加工制造包括切削、磨削等常规工艺, 也包括激光束加工、电子束加工、电化学加工等特种工艺。在所有这些方法中, 切削加工至今仍然是并且在可以预见的将来仍将是零件制作的最基本的工艺技术之一。

刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏。直接影响到整个采矿机械制造业的生产技术水平和经济效益。金属切削加工是用刀具从工件表面切除多余的金属材料, 从而获得在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度及表面质量等方面均符合要求的零件的一种加工方法。其核心问题是刀具切削部分与工件表层的相互作用, 即刀具的切削作用和工件的反切削作用。这是切削加工中的主要矛盾, 而刀具的切削作用则是矛盾的主要方面。从近年来工具行业的发展看, 切削刀具在生产活动中的作用正越来越受到企业的重视。随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展, 高速切削和超高速切削已成为当前切削技术的重要发展趋向, 这就要求刀具的可靠性高, 切削性能好, 能稳定地断屑和卷屑, 精度高, 并能快换或自动更换等。因此, 对刀具材料、刀具结构以及刀具的装夹都提出了更高的要求。

2 切削颤振产生与危害

在实际生产的过程中, 任何工厂都为避免机床生产过程中出现振动而采取了各种不同的措施。这主要是由于机床运行过程中产生的噪音会直接促使工人精神过度疲劳, 同时影响到了工人的注意力和工作效率。同时, 机床生产过程中所出现的振动现象还会导致机床的精密零件寿命持续下降, 影响到机床生产的安全性、可靠性、稳定性, 当零件疲劳之后, 其机床加工的零件精密度在这一过程中也就无法得到良好的保证, 间接导致机床刀具、生产效率持续不断的下降。通常情况下, 机床上出现的自激振动现象较多, 例如机床之上的回转主轴系统在运行的过程中所进行的扭转、振动等;机床床身、立柱、横梁等支撑件的弯曲或扭摆自激振动;切屑形成的周期性引起的颤振和整台机床的摇晃。此外还有机床工作台等移动部件在低速运行时所发生的张弛摩擦自激振动 (通称爬行) 等等。通常把金属切削过程中表现在刀具与工件间强烈的相对振动的这种自激振动称为“颤振”。

切削颤振由切削过程中所产生的动态周期性力激发而引起, 并能维持其振动不衰减。采矿机械加工中的颤振是影响采矿机械产品加工质量和机床切削效率的关键技术问题之一。切削颤振叠加在剥离多余金属必须的工作运动如切削、进给及切入运动上, 并影响刀具乃至机床的使用寿命。为减小颤振所带来的不良影响, 加工中被迫临时改变切削用量, 如降低切削深度等。

3 切削颤振理论与减小切削颤振的措施

3.1 再生颤振理论

就目前来说, 切削颤振出现具体原因有以下的理论能够进行充分的解释:再生颤振主要是源于上一次进行切削处理的过程中, 所构成的纹路与本次切削的纹路出现了较大的差异性, 这也就使得刀具切削的厚度出现了极大的不同, 最终促使颤振的现象出现。

3.2 振型耦合理论

部分切削状态下并不会存在再生颤振的现象出现, 是但是在进行某些螺纹部件切削的过程中, 其最后一转的切削物件表面和第一转的表面没有任何重叠现象, 但是在这一过程中也极易导致颤振现象的出现。此外, 由于刀具在进行切削的过程中, 其刀具的刀尖和切削工作面之间运行的工作面呈现出椭圆形的运行轨迹, 这就导致颤振现象会出现在两个不同的方向。所以, 针对这类现象进行研究之后所得出的结论是:当机床的振动系统在两个不同方向的刚度靠近的过程中, 两个不同部分的振型就出现了耦合的现象, 这最终导致了颤振现象的出现, 必须要在机床进行设计的过程中, 充分的考虑到配备在机床不同方向的零件刚度, 从而对刚度进行调整, 使得机床的刚度能够得到良好的协调。

对机床进行切削加工过程中所出现的颤振现象进行深入研究的主要原因在于:颤振技术的物理本质认识能够得到极大的加强, 这对于控制理论技术以及相关技术的发展的来说有着极其重要的作用, 还直接影响到了采矿机械设备性能和寿命的提高。同时, 利用全局控制的能够方式来对切削颤振现象进行控制, 这能够最大限度的避免颤振以及切削所带来的各项影响因素。极大地改善人们的工作环境, 提高工作效率, 减少切削能源的消耗, 提高刀具和设备的使用寿命, 并将产生直接或间接的经济效益和社会效益。

4 结论

综上所述, 机床在进行切削的过程中, 所出现的颤振现象不仅对机床的寿命有所影响, 还对于机床生产加工的零件精度有着极大的影响, 这无论是对于机床制造技术发展还是切削工艺的发展都有着极大的影响。所以, 现代采矿机械在进行加工的过程中, 其切削加工工艺有着极其重要的作用, 尤其是切削颤振等影响因素必须要完全消除, 这对于采矿机械的寿命有着直接的影响。

摘要：采矿机械制造行业在我国整个社会经济发展过程中, 起到了极大的推进作用, 尤其是其中金属切削加工所需要的精确度越来越高, 极大的促进了机械制造水平的提高。所以, 采矿机械设备的精密加工手段在电子产品、电机等各个领域都起到了极其重要的作用。一直以来, 工具的制造、设计都受到极大的关注, 不仅仅是机械设备的加工机床, 更为重要的是进行切削加工处理的相关刀具。只有刀具能够持续不断的发展, 才能够促使切削工艺能够用得到强化。主要针对采矿机械加工中的切削加工工艺以及切削颤振进行了深入的研究。

关键词：采矿机械,加工过程,切削工艺

参考文献

[1]尹洁华.用新型刀具实现高效优质低成本生产[J].工具技术, 1995 (9) .

知识的加工和整理 第4篇

1、通过游戏等活动，学生能够认识到知识的加工和整理存在并贯穿于整个学习过程中；通过比一比赛一赛活动，去体验自己在记忆过程中所运用的加工和整理的方法，并初步掌握几种知识的加工和整理的有效策略。

2、所有学生能够通过游戏学习如何认识自我、分析自我的方法，并在比赛、练习等过程中，了解知识加工和整理的方法。

3、学生能够在游戏、实例分析、比一比赛一赛等活动中锻炼自己积极参与课程的意识，提高自己对学习的兴趣；增进同学之间的沟通与交流。

一、认识“知识的加工和整理”

游戏 “撕撕撕”

材料:长方形白纸一张/人；要求：游戏过程中不准提问、不许偷看；步骤（第一:1）请闭上眼睛,拿起刚才那张白纸，将纸对折；2）再对折；3）然后在纸的右上角撕下一块；4）左上角再撕下一块；5）然后在两个缺口之间再撕个半圆形；6）现在，将纸的右下角再撕下一块；7）睁开眼睛，将纸打开，看是什么形状？8）有没有人跟我的一样？有谁跟我的不一样？找找本组内有几个和你一样的人。第二:你找到了几个?----一个？两个？没有？ 说一说你们在完成这个游戏时是怎样想的?怎样做的?）

---学生自由发言

教师归纳、概括并请同学们进一步思考：这个游戏对我们的学习有什么启示？

---学生自由发言

我们的大脑不是复印机，在我们的学习过程中大脑并不是简单地将接收到的信息、知识原封不动地照搬下来、印在脑子里，而是会依照自己过去的知识经验、思维习惯、喜好、认识、理解、个人当时的情绪状态等对接收到的信息进行加工和整理，然后才做出相应的反应，而由此做出的反应也会不尽相同。但不同的反应结果又可能会为学习带来不利的影响，干扰我们的思路。那我们如何才能正确理解知识的本意，并做出正确的反应？也就是要如何对接收到的信息进行加工和整理才最有效呢？

今天我们就一起来学习这个主题---知识的加工和整理

在这里有两个基本的观点是大家要记住的。一个是：学习过程中离不开大脑对知识的加工和整理---这一点在刚才的游戏我们已经得到了验证。另一个是：知识的加工和整理是存在于学习的整个过程之中的。----关于这一点，我们在学完今天的课程后，也会得到验证。

知识的加工和整理是完成学习必不可少的、是取得良好学习效果的有力保障，它的最终目的就是帮助我们更牢固的记忆和理解所学的知识，这里需要运用一些有效的策略。

二、有效的加工和整理策略

（一）分类法（归类法）

活动：比一比 赛一赛-----看谁记的快，记的准

1、指导语：请看我即将出示的材料，上面有16个词语，请你在30秒内尽量把这些词语记下来，可以不按顺序，要求不许用笔写下词语。

2、出示16个词语：大别山、天坛、黄河、首尔、博物馆、北京、昆仑山、潮白河、故宫、长白山、动物园、尼罗河、泰山、悉尼、恒河、东京

3、统计学生记住的词语个数（举手），请几名记得比较多的学生起立，测试他们能背诵出多少个词语。

4、讨论：谁来说说你刚才用了哪些策略、方法来帮助记忆？ ----自由发言

（再次出示词语）上面这些词语看起来是杂乱无章的、无序的，真的是这样吗？--不是，这些词语，其实是有章可寻、可以归类的资料，如果能把这些词语按照一定的标准来归类，组成几个较少的部分，例如：刚才这些词语，可分为四大类：城市、河流、旅游景点、山脉。

这次你们再试着背诵一下（10秒），是否觉得比第一次容易了？这里当然有前次记忆的基础，但更主要的是因为进行了分类整理，使它们处于短时记忆的范围内（7±2个单位），背诵起来就比较容易了。由此可见这种分门别类进行记忆的方法可以使记忆更快、更准确。----这种分门别类进行记忆的方法是一种有效的加工和整理策略，我们称之为“分类（归类）法”。

为什么对知识进行分类整理可以提高记忆效果呢？

人的大脑就像一个大衣柜，如果我们先将这个大衣柜分隔成多个抽屉，然后再把来自外界的信息放入适当的抽屉中，分门别类的进行管理，不仅量少而且联系紧密，这样知识便可长久而正确的保留下来，需要时方可随意取出，也就是说容易想起来。

下面我们通过两个练习来验证一下：请你运用分类法记忆下面这些词语

[练一练1]：15秒

A列：狗、帽子、挂钟、眼镜、桌子、猫、衣柜、鞋子、鹦鹉、戒指

B列：按动物、穿戴在身上的、家庭用品进行分类。

[练一练2]：30秒

A列：(分类前)桌子、纽约、粉笔、工人、椅子、黄河、医生、黑板、农民、狮子、病人、美国、老虎、律师、长江、法官

B列：运用结对子法归类：桌子——椅子、美国——纽约、老虎——狮子、粉笔——黑板、工人——农民、长江——黄河、医生——病人、律师——法官

教师评价

对知识进行归类标准有两条：一是按知识的内在联系或本质属性归类（数理化的公式、定理，语文、英语的语法）；二是按知识的外部联系或非本质属性归类。如可按单元归类、同类知识归类、易混淆的知识归类。

通过刚刚的活动，我们了解到了在学习的最初环节可以运用分类法帮助识记知识，在保持、巩固知识的环节----也就是复习的环节同样可以运用分类法对知识进行进一步的加工、整理，从而建立起知识体系。

提问：这时我们怎样做呢？你有什么具体的归类方式呢？

---学生自由发言

归纳：

种属关系结构图：例1：食物图例2：生物（“生物体内物质的运输”）

（二）整合法：有些知识以小板块的形式分散在教材的不同章节里，在复习时可将它们整理在一起。

一览表（列表法）：例1：中国历史上各个朝代的知识；例2：因式分解与整式乘法间的关系

图示法：

例1：包含关系图：数学四边形

例2：交叉关系图：矩形、菱形、正方形的关系

例3：循环图：物质的三种形态转化图、地方文化与旅游业关系图

例4：棱锥图：学习效果金字塔、我们与周围人的关系金字塔、中学生一日食谱金字塔（也可以列表）

（三）发散法（思维导图法）：以一个知识内容为中心，然后围绕这个中心知识，进行发散思维，找到知识间的多方位多角度的联系，使之形成由点到面的知识结构。这个核心的内容可以是一个概念、一个原理、一个图解、一个实例。如：“伪装”。 （出示图）

三、课堂检测交流：

请你运用今天学过的任何一种加工、整理的方法，对下面的知识进行加工、整理，建立起相应的知识体系

选择一:生物---“植物体的器官”

选择二:心理---“知识的加工整理”

【分类(归类)法、结构图、整合法、列表法、图示法、包含关系图、交叉关系图、循环图、棱锥图、思维导图、有效的加工整理策略、知识加工整理存在并贯穿于整个学习过程之中】

课后延伸

难加工材料的切削加工技术 第5篇

潘 飞

（常州铁道高等职业技术学校机械工程系

江苏

常州

213011）

摘 要：随着社会的不断发展，对材料的要求也越高，对切削加工也提出了更高的要求。本文针对这一问题，着重讲述切削难加工材料应考虑的几个方面。

关键词：难加工材料；切削加工

近年来，机械产品多功能、高功能化的发展势头十分强劲，要求零件必须实现小型化、微细化。为了满足这些要求，则所用材料必须具有高硬度、高韧性和高耐磨性，而具有这些特性的材料其加工难度也特别大，因此又出现了新的难加工材料。难加工材料就是这样随着时代的发展及专业领域的不同而出现，其特有的加工技术也随着时代及各专业领域的研究开发而不断向前发展。另一方面，随着信息化社会的到来，难加工材料切削技术信息也可通过因特网互相交流，因此，今后有关难加工材料切削加工的数据等信息将会更加充实，加工效率也必然会进一步提高。难加工材料的界定及具体品种，随时代及专业领域而各有不同。

一、切削领域中的难加工材料

在切削加工中，通常出现的刀具磨损包括如下两种形态：(1)由于机械作用而出现的磨损，如崩刃或磨粒磨损等；(2)由于热及化学作用而出现的磨损，如粘结、扩散、腐蚀等磨损，以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等。切削难加工材料时，在很短时间内即出现上述刀具磨损，这是由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素。例如，多数难加工材料均具有热传导率较低的特点，切削时产生的热量很难扩散，致使刀具刃尖温度很高，切削刃受热影响极为明显。这种影响的结果会使刀具材料中的粘结剂在高温下粘结强度下降，WC(碳化钨)等粒子易于分离出去，从而加速了刀具磨损。另外，难加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高温条件下产生反应，出现成分析出、脱落，或生成其他化合物，这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。在切削高硬度、高韧性被加工材料时，切削刃的温度很高，也会出现与切削难加工材料时类似的刀具磨损。如切削高硬度钢时，与切削一般钢材相比，切削力更大，刀具刚性不足将会引起崩刃等现象，使刀具寿命不稳定，而且会缩短刀具寿命，尤其是加工生成短切屑的工件材料时，会在切削刃附近产生月牙洼磨损，往往在短时间内即出现刀具破损。在切削超耐热合金时，由于材料的高温硬度很高，切削时的应力大量集中在刃尖处，这将导致切削刃产生塑性变形；同时，由于加工硬化而引起的边界磨损也比较严重。由于这些特点，所以要求用户在切削难加工材料时，必须慎重选择刀具品种和切削条件，以获得理想的加工效果。

二、难加工材料在切削加工中应注意的问题

切削加工大致分为车削、铣削及以中心齿为主的切削(钻头、立铣刀的端面切削等)，这些切削加工的切削热对刃尖的影响也各不相同。车削是一种连续切削，刃尖承受的切削力无明显变化，切削热连续作用于切削刃上；铣削则是一种间断切削，切削力是断续作用于刃尖，切削时将发生振动，刃尖所受的热影响，是切削时的加热和非切削时的冷却交替进行，总的受热量比车削时少。铣削时的切削热是一种断续加热现象，刀齿在非切削时即被冷却，这将有利于刀具寿命的延长。日本理化研究所对车削和铣削的刀具寿命作了对比试验，铣削所用刀具为球头立铣刀，车削为一般车刀，两者在相同的被加工材料和切削条件(由于切削方式不同，切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致)及同一环境条件下进行切削对比试验，结果表明，铣削加工对延长刀具寿命更为有利。利用带有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时，经常出现靠近中心刃处工具寿命低下的情况，但仍比车削加工时强。在切削难加工材料时，切削刃受热影响较大，常常会降低刀具寿命，切削方式如为铣削，则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工，中间总会有需要进行车削或钻削加工的时候，因此，应针对不同切削方式，采取相应的技术措施，提高加工效率。

三、切削难加工材料用的刀具材料

立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)的高温硬度是现有刀具材料中最高的，最适合用于难加工材料的切削加工。新型涂层硬质合金是以超细晶粒合金作基体，选用高温硬度良好的涂层材料加以涂层处理，这种材料具有优异的耐磨性，也是可用于难加工材料切削的优良刀具材料之一。难加工材料中的钛、钛合金由于化学活性高，热传导率低，可选用金刚石刀具进行切削加工。CBN烧结体刀具适用于高硬度钢及铸铁等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具寿命也越长，切削用量也可相应提高。据报道，目前已开发出不使用粘结剂的CBN烧结体。金刚石烧结体刀具适用于铝合金、纯铜等材料的切削加工。金刚石刀具刃口锋利，热传导率高，刃尖滞留的热量较少，可将积屑瘤等粘附物的发生控制在最低限度之内。在切削纯钛和钛合金时，选用单晶金刚石刀具切削比较稳定，可延长刀具寿命。涂层硬质合金刀具几乎适用于各种难加工材料的切削加工，但涂层的性能(单一涂层和复合涂层)差异很大，因此，应根据不同的加工对象，选用适宜的涂层刀具材料。据报道，最近已开发出金刚石涂层硬质合金和DLC(Diamond Like Carbon)涂层硬质合金，使涂层刀具的应用范围进一步扩大，并已可用于高速切削加工领域。

四、切削难加工材料的刀具形状

在切削难加工材料时，刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能。选择与难加工材料特点相适应的前角、后角、切入角等刀具几何形状和对刃尖进行适当处理，对提高切削精度和延长刀具寿命有很大的影响，因此，在刀具形状方面决不能掉以轻心。但是，随着高速铣削技术的推广应用，近来已逐渐采用小切深以减轻刀齿负荷，采用逆铣并提高进给速度，因此，对切削刃形状的设计思路也有所改变。对难加工材料进行钻削加工时，增大钻尖角，进行十字形修磨，是降低扭矩和切削热的有效途径，它可将切削与切削面的接触面积控制在最小范围之内，这对延长刀具寿命和提高切削条件十分有利。钻头在钻孔加工时，切削热极易滞留在切削刃附近，而且排屑也很困难，在切削难加工材料时，这些问题更为突出，必须给以足够的关注。

为了便于排屑，通常在钻头切削刃后侧设有冷却液喷出口，可供给充足的水溶性冷却液或雾状冷却剂等，使排屑变得更为顺畅，这种方式对切削刃的冷却效果也很理想。近年来，已开发出一些润滑性能良好的涂层物质，这些物质涂镀在钻头表面后，用其加工3～5D的浅孔时，可采用干式钻削方式。孔的精加工历来采用镗削方式，不过近来已逐渐由传统的连续切削方式改变为采用等高线切削这类间断切削方式，这种方式对提高排屑性能和延长工具寿命均更为有利。因此，这种间断切削用的镗削刀具设计出来后，立即被应用于汽车零件的CNC切削加工。在螺纹孔加工方面，目前也采用螺旋切削插补方式，切螺纹用的立铣刀已大量投放市场。如上所述，这种由原来连续切削向间断切削的转换，是随着对CNC切削理解的加深而进行的，这是一个渐进的过程。采用此种切削方式切削难加工材料时，可保持切削的平稳性，且有利于延长工具寿命。

五、难加工材料的切削条件

难加工材料的切削条件历来都设定得比较低，随着刀具性能的提高，高速高精度CNC机床的出现，以及高速铣削方式的引进等，目前，难加工材料的切削已进入高速加工、刀具长寿命化的时期。现在，采用小切深以减轻刀具切削刃负荷，从而可提高切削速度和进给速度的加工方式，已成为切削难加工材料的最佳方式。当然，选择适应难加工材料特有性能的刀具材料和刀具几何形状也极为重要，而且应力求刀具切削轨迹的最佳化。例如，钻削不锈钢等材料时，由于材料热传导率很低，因此，必须防止切削热大量滞留在切削刃上，为此应尽可能采用间断切削，以避免切削刃和切削面摩擦生热，这将有助于延长工具寿命和保证切削的稳定。用球头立铣刀对难加工材料进行粗加工时，工具形状和夹具应很好配合，这样可提高刀具切削部分的振摆精度和夹持刚性，以便在高速回转条件下，保证将每齿进给量提高到最大限度，同时也可延长工具寿命。

数控高速切削加工 第6篇

文章介绍了“数控高速切削加工”的内涵、优势、应用现状和发展趋向，提出了在实现高速切削加工中应关注的主要问题。

【关键词】高速;加工机理;优势;推广价值

1.前言

高速切削加工是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用能够得到解决。

“高速切削”的概念是由德国物理学家Carl.J.Salomon提出，于1931年4月提出了著名的切削速度与切削温度理论。

该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。

随后，高速切削技术的发展经历了4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削推广阶段(20世纪90年代至今)。

对高速切削加工的界定有以下几种划分思路：一是以主轴转速作为界定高速切削加工的尺度，认为主轴转速在10000-0r/min以上即为高速切削加工;二是以主轴直径D和主轴转速n的乘积Dn来界定，当Dn值达到(5～2000)×105mm.r/min，则认为是高速切削加工，新近开发的加工中心主轴DN值大都已超过100万;三是以切削速度高低来区分，认为切削速度跨越常规切削速度5至10倍即为高速切削加工。

2.数控高速切削加工的优势

随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加，加工效率提高，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。

同时，高速切削加工的“量小速快”使切削力减少，切屑的高速排除，减少了工件的切削力和热应力变形，十分有利于刚性差和薄壁零件的加工。

高速切削加工中，主轴转速的提高使切削系统的工作频率远离了机床的低阶固有频率，提高了切削系统的刚性，进而使产品表面质量获得提高。

数控高速切削加工和常规切削相比的主要优势可归纳为：第一，生产效率可提高3～10倍。

第二，切削力可降低30%以上。

第三，切削热95%被切屑及时带走，特别适合加工容易热变形的零件。

第四，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，适合加工精密零件。

第五，经济效益明显。

3.数控高速切削加工的应用

数控高速切削工艺的应用，能使制造成本降低20%左右，产生新的经济增长点。

以某锻造厂加工曲轴和连杆锻模为例，传统的加工工序为：外形粗加工→仿形铣粗加工型槽→热处理→外形精加工→数控电火花粗、精加工型槽→钳工打磨抛光型槽→表面强化处理。

而采用高速切削加工后的工序为：外形粗加工→热处理→外形精加工→高速铣加工型槽→表面强化处理。

通过高速铣削加工直接完成淬硬钢模具，使生产成本从传统工艺的27000多元降到22000元。

高速切削加工具备过程平稳、振动小的特点，与常规切削相比，可提高加工精度1～2级，并能取消后续的光整加工。

同时，采用数控高速切削加工工艺，可以在一台机床上实现对复杂整体结构件的粗、精加工，减少了转工序中多次装夹带来的定位误差，也有利于提高工件的加工精度。

如某企业加工的铝质模具，模具型腔长达1500mm，要求尺寸精度误差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8μm。

原先的制造工艺为：粗刨→半精刨→精刨→铲刮→抛光，制造周期为60小时。

采用高速切削加工工艺后，改为半精加工和精加工，加工周期仅需6小时，加工效率提高近10倍。

可见，高速切削加工在制造业中有着广阔的应用前景。

4.数控高速切削加工的关键环节

高速切削加工不仅包含着切削过程的高速，还包含了工艺过程的集成和优化，可谓是加工工艺的统一。

高速切削加工是在数控装置、机床结构及材料、机床设计、制造工艺、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造工艺、高效高精度测量测试工艺、高速切削工艺等诸多技术均获得充分成熟之后综合而形成，可谓是一个复杂的系统工程。

高速切削加工应用中还存在着一些有待解决的问题，如对高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损内因的研究，高速切削数据库的建立，适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术的开发等。

数控高速切削加工所用的CNC机床、刀具和CAD/CAM软件等，价格昂贵，初期投资较大，在一定程度上也制约着高速切削技术的推广应用。

实现数控高速切削加工的关键环节如下：

4.1高速切削机理的研究

高速切削加工过程是导致工件表面层产生高应变速率的高速切削变形和刀具与工件之间的高速切削摩擦行为形成的为热、力耦合不均匀强应力场的制造工艺。

与传统的`切削加工相比，加工中工件材料的力学性能、切屑形成、切削力学、切削温度和已加工表面形成等都有其不同的特征和规律。

各类材料在高速加工前提下，切屑的形成机理，切削力、切削热的转变规律，刀具磨损规律及对加工概况质量的影响规律，都有了极大的变化。

通过对以上理论的研究，有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺拟定能够提供理论依据。

4.2高速切削机床的配备

高速切削机床是实现高速切削加工的必备条件，高速主轴系统、快速进给系统和高速CNC控制系统是关键。

它要求具备高性能的主轴单元和冷却系统、高刚性的机床结构、安全装置和监控系统以及优良的静动力特性，具有技术含量高、机床制造难度大等特点。

通常，选用高速数控车床、加工中心，也有釆用专用的高速铣、钻床，它们都具有高速主轴系统和高速进给系统。

一般主轴转速在10000r/min以上，有的甚至高达60000-100000r/min，且要保证动态和热态机能。

也可釆用高速丝杆或直线电机，提高机床进给系统的快速响应。

目前，直线电机最高加速度可达2-10G(G为重力加速度)，最大进给速度可达60-200m/min或更高。

4.3高速切削工艺的刀具

随着切削速度的大幅度提高，刀具材料和刀具制造工艺都要能适应新的环境。

刀具系统必需具有较高的几何精度和装夹再定位精度，以及较高的装夹刚度。

高速切削刀具除了满足静平衡外还必需满足动平衡要求，尽可能减轻刀体质量，以减轻高速扭转时所受到的离心力。

高速切削中常用的刀具材料有单涂层或多涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石等，高速切削刀具刀刃的外形正向着高刚性、复合化、多刃化和超精加工方向发展。

4.4数控编程系统要求

高速切削有着比传统切削更特殊的工艺要求，除了要具备高速切削机床和高速切削刀具外，还要有合适的CAM编程软件。

高速加工的CAM编程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能和加工残余分析功能等特点。

高速切削应用程序首先要注意加工的安全性和有效性;其次，要保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命;第三，要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。

通常，使用的CNC软件中的编程功能都不能满足在整个切削过程中保证切削载荷不变的要求，需要由人工加以填补和优化，这在一定程序上降低了高速切削的价值。

因此，必需研究一种全新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特征，充分发挥数控高速切削加工的优势。

目前，引进的CAM软件，如Cimatron、Mastercam、UG、Pro/E等，都在逐步增添适合于高速切削的编程模块，为高速切削加工的应用提供了良好的条件。

5.结束语