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Mar 24 Tue 2009 12:20
插齿刀前角对刀具耐用度及齿形误差的影响www.tool-tool.com

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在切削加工中，刀具的有效寿命受到主切削刃磨损的限制。影响刀具磨损的因素较多，包括工件材料和刀具材料的机械物理性能、刀具的结构与几何形状参数、切削条件与用量等。对于插齿加工，插齿刀的前角对刀具的耐用度和齿形误差具有直接影响。
1 插齿刀的几何角度
标准插齿刀的顶刃前角g=5°。插齿刀前刀面为内凹圆锥面，因此形成了侧刃前角。插齿刀的侧刃前角应在与切削刃在基面上的投影相垂直的截面(即图1 所示与基圆柱相切的N-N 截面)上测量。侧刃上任意点A的前角g_yc计算公式为

tang_yc=tangsina_y

式中：a_y——切削刃上任意点A 处的渐开线压力角，cosa_y=r_b0/r_y

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图1 插齿刀的顶刃和侧刃前角

由此可知，在侧刃上各点处的前角值g_yc不等，在接近顶圆处侧刃前角较大，接近根圆处侧刃前角较小。由于插齿刀前刀面为圆锥面，故侧刃形成了一定的刃倾角。切削刃上各点的刃倾角不同，在任意点A 处的刃倾角l_y为

tanl_y=tangcosa_y

对于两侧切削刃，在顶圆处侧刃前角最大而刃倾角最小，在根圆处侧刃前角最小而刃倾角最大。刃倾角可起到增大工作前角的作用。
对于标准插齿刀(如m=2.5mm，a=20°，z₀=30，g=5°的插齿刀)，顶圆处的侧刃前角g_ac=2°36，根圆处的侧刃前角gfc=0°13。由于侧刃前角均很小，对切削性能有一定影响。
2 增大插齿刀前角对刀具耐用度的影响
在加工钢制齿轮时，适当增大插齿刀前角不仅有利于提高加工齿面光洁度，还可提高插齿刀的耐用度。如将插齿刀前角由5°增大到15°，在m=2.5mm，a=20°，z₀=30，z1=42，ae=9°的加工条件下，刀具耐用度可由134.8分钟提高到252分钟(提高88%)，为标准插齿刀(ae=6°，g=5°)耐用度(62.3分钟)的4倍(提高404.7%)。将前角增大到15°后，可使侧刃前角显著增大(顶圆处侧刃前角g_ac=10°39，根圆处侧刃前角gfe=7°06)，从而显著提高加工齿面光洁度。
3 增大插齿刀前角对齿形误差的影响
增大插齿刀前角后，将增大插齿刀的齿形误差，因此应根据被加工齿轮的精度要求来分析增大插齿刀前角的可行性。如对于m=2.5mm，a=20°，z₀=30 的插齿刀，当齿顶后角ae=6°时，采用不同前角时的齿形误差见表1(表中数值为插齿刀齿形角经修正后的齿形误差)。可知，当插齿刀前角增大到15°时，齿形误差已相当大，不容忽视。对于大模数、少齿数的插齿刀，产生的齿形误差将更大。因此，大前角插齿刀主要适用于加工低精度齿轮或进行粗加工。
在齿轮加工中，有时会遇到工件材料塑性较大、采用标准前、后角的插齿刀加工不易达到要求齿面光洁度的情况，此时可采用增大插齿刀前角的方法。如加工38CrNiMo ALA和40CrNiMo A齿轮时，采用标准前、后角的插齿刀加工时齿面产生较深划痕，经研齿、珩齿等工序后划痕也不易消除。此时采用增大前、后角(a_e=9°，g=15°) 的插齿刀进行加工，齿面光洁度可稳定达到5～6 级。当齿轮精度要求较高时，为避免因加大插齿刀前、后角引起齿形误差超差，可采取以下解决措施：①重新修正插齿刀的齿形角。表1中插齿刀根圆处的齿形误差大于顶圆处的齿形误差，如适当减小插齿刀的齿形角，可使根圆处齿形误差减小，从而减小总的齿形误差。采用该方法需要进行重复试算，以使齿形误差达到最小。 ②如使用修正齿形角的方法仍达不到要求的齿形精度时，可将插齿刀的实际齿形误差计算出来，然后对磨削插齿刀齿形的砂轮进行专门修整，使磨削出的插齿刀齿形误差最小。该方法一般在对齿形精度有特殊要求时才采用。

表1 插齿刀前角对齿形误差的影响

插齿刀前角g
顶圆处齿形误差∆_fa
µm
根圆处齿形误差∆_ff
µm

5°
+2.8
+5.9

10°
+5.0
+10.7

15°
+7.7
+15.4

20°
+10.0
+20.1

插齿刀参数m=2.5mm，a=20°，z₀=30°，a_e=6°

4 插齿刀前刀面的特殊刃磨
为增大插齿刀的侧刃前角，还可采用特殊刃磨方法磨削插齿刀的前刀面。对于普通模数的插齿刀，可采用图2a所示的刃磨方法，使插齿刀的顶刃前角和侧刃前角同时增大。磨削用的砂轮由两侧的圆锥面和中间的圆柱面组成，圆柱面宽度等于插齿刀的齿顶厚度，两侧圆锥面与插齿刀前刀面的交线为双曲线，该双曲线与插齿刀的渐开线理论齿形很接近，因此磨出的插齿刀齿形误差极小。对于模数较大的插齿刀，可采用图2b所示的刃磨方法，分别磨削出插齿刀的顶刃前角和侧刃前角。由于特殊刃磨方法操作复杂，因此仅在个别特殊场合使用。

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图2 插齿刀前刀面的特殊刃磨

综上所述，在粗加工工序或对加工精度要求不高时，适当增大插齿刀前角不仅可提高刀具耐用度和加工齿面光洁度，而且在一定程度上还可降低机床的切削力，因此不失为一种经济实用的齿轮加工方法。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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Mar 20 Fri 2009 10:49
Español Filtro de Cauer www.tool-tool.com

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Respuesta de un filtro de Cauer.

Un filtro elíptico o filtro de Cauer es un tipo de filtro eléctrico. Su nombre se debe al matemático alemán Wilhelm Cauer, una de las personas que más ha contribuido al desarrollo de la teoría de redes y diseño de filtros. El diseño fue publicado en 1958, 13 años después de su muerte.

Descripción [editar]

Están diseñados de manera que consiguen estrechar la zona de transición entre bandas y, además, acotando el rizado en esas bandas. La diferencia con el filtro de Chevyshev es que este sólo lo hace en una de las bandas.

Estos filtros suelen ser más eficientes debido a que al minimizar la zona de transición, ante unas mismas restricciones consiguen un menor orden.

Por el contrario son los que presentan una fase menos lineal.

Diseño [editar]

La respuesta en frecuencia de un filtro pasa bajo elíptico es:

$\left | H(\Omega) \right | ^2 = {1 \over {1 + \epsilon^2 \cdot R_N(\Omega / \Omega_c)}}$ , para $0 \le \epsilon \le 1$

donde N es el orden del filtro, Ωc es la frecuencia de corte, Ω es la frecuencia analógica compleja (Ω=j w) y RN (x) es la función jacobiana elíptica de orden N, normalmente de primera clase:

$R_N(x)=\int_{0}^{2 \pi} \frac{1}{\sqrt{1-x^2 \cdot \sin ^2 {\theta}}} d \theta$

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Linear analog electronic filters

Mar 20 Fri 2009 10:42
English Elliptic filter www.tool-tool.com

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Network synthesis filters [hide]

Image impedance filters [show]

Simple filters[show]

edit

An elliptic filter (also known as a Cauer filter, named after Wilhelm Cauer) is an electronic filter with equalized ripple (equiripple) behavior in both the passband and the stopband. The amount of ripple in each band is independently adjustable, and no other filter of equal order can have a faster transition in gain between the passband and the stopband, for the given values of ripple (whether the ripple is equalized or not). Alternatively, one may give up the ability to independently adjust the passband and stopband ripple, and instead design a filter which is maximally insensitive to component variations.

As the ripple in the stopband approaches zero, the filter becomes a type I Chebyshev filter. As the ripple in the passband approaches zero, the filter becomes a type II Chebyshev filter and finally, as both ripple values approach zero, the filter becomes a Butterworth filter.

The gain of a lowpass elliptic filter as a function of angular frequency ω is given by:

$G_n(\omega) = {1 \over \sqrt{1 + \epsilon^2 R_n^2(\xi,\omega/\omega_0)}}$

where R_n is the nth-order elliptic rational function (sometimes known as a Chebyshev rational function) and

ω₀ is the cutoff frequency :ε is the ripple factor :ξ is the selectivity factor

The value of the ripple factor specifies the passband ripple, while the combination of the ripple factor and the selectivity factor specify the stopband ripple.

[edit] Properties

The frequency response of a fourth-order elliptic low-pass filter with ε=0.5 and ξ=1.05. Also shown are the minimum gain in the passband and the maximum gain in the stopband, and the transition region between normalized frequency 1 and ξ

A closeup of the transition region of the above plot.

In the passband, the elliptic rational function varies between zero and unity. The passband of the gain therefore will vary between 1 and $1/\sqrt{1+\epsilon^2}$ .

In the stopband, the elliptic rational function varies between infinity and the discrimination factor L_n which is defined as:

$L_n=R_n(\xi,\xi)\,$

The gain of the stopband therefore will vary between 0 and $1/\sqrt{1+\epsilon^2L_n^2}$ .

In the limit of $\xi \rightarrow \infty$ the elliptic rational function becomes a Chebyshev polynomial, and therefore the filter becomes a Chebyshev type I filter, with ripple factor ε

Since the Butterworth filter is a limiting form of the Chebyshev filter, it follows that in the limit of $\xi \rightarrow \infty$ , $\omega_0 \rightarrow 0$ and $\epsilon \rightarrow 0$ such that $\epsilon\,R_n(\xi,1/\omega_0)=1$ the filter becomes a Butterworth filter

In the limit of $\xi \rightarrow \infty$ , $\epsilon \rightarrow 0$ and $\omega_0\rightarrow 0$ such that ξω₀ = 1 and εL_n = α, the filter becomes a Chebyshev type II filter with gain

$G(\omega)=\frac{1}{\sqrt{1+\frac{1}{\alpha^2 T^2_n(1/\omega)}}}$

[edit] Poles and zeroes

Log of the absolute value of the gain of an 8th order elliptic filter in complex frequency space (s=σ+jω) with ε=0.5, ξ=1.05 and ω₀ = 1. The white spots are poles and the black spots are zeroes. There are a total of 16 poles and 8 double zeroes. What appears to be a single pole and zero near the transition region is actually four poles and two double zeroes as shown in the expanded view below. In this image, black corresponds to a gain of 0.0001 or less and white corresponds to a gain of 10 or more.

An expanded view in the transition region of the above image, resolving the four poles and two double zeroes.

The zeroes of the gain of an elliptic filter will coincide with the poles of the elliptic rational function, which are derived in the article on elliptic rational functions.

The poles of the gain of an elliptic filter may be derived in a manner very similar to the derivation of the poles of the gain of a type I Chebyshev filter. For simplicity, assume that the cutoff frequency is equal to unity. The poles (ω_pm) of the gain of the elliptical filter will be the zeroes of the denominator of the gain. Using the complex frequency s = σ + jω this means that:

$1+\epsilon^2R_n^2(-js,\xi)=0\,$

Defining − js = cd(w,1 / ξ) where cd() is the Jacobi elliptic cosine function and using the definition of the elliptic rational functions yields:

$1+\epsilon^2\mathrm{cd}^2\left(\frac{nwK_n}{K},\frac{1}{L_n}\right)=0\,$

where K = K(1 / ξ) and K_n = K(1 / L_n). Solving for w

$w=\frac{K}{nK_n}\mathrm{cd}^{-1}\left(\frac{\pm j}{\epsilon},\frac{1}{L_n}\right)+\frac{mK}{n}$

where the multiple values of the inverse cd() function are made explicit using the integer index m.

The poles of the elliptic gain function are then:

$s_{pm}=i\,\mathrm{cd}(w,1/\xi)\,$

As is the case for the Chebyshev polynomials, this may be expressed in explicitly complex form (Lutovac 2001 § 12.8)

$s_{pm}=\frac{a+jb}{c}$

$a=-\zeta_n\sqrt{1-\zeta_n^2}\sqrt{1-x_m^2}\sqrt{1-x_m^2/\xi^2}$

$b=x_m\sqrt{1-\zeta_n^2(1-1/\xi^2)}$

$c=1-\zeta_n^2+x_i^2\zeta_n^2/\xi^2$

where ζ_n is a function of $n,\,\epsilon$ and ξ and x_m are the zeroes of the elliptic rational function. ζ_n is expressible for all n in terms of Jacobi elliptic functions, or algebraically for some orders, especially orders 1,2, and 3. For orders 1 and 2 we have

$\zeta_1=\frac{1}{\sqrt{1+\epsilon^2}}$

$\zeta_2=\frac{2}{(1+t)\sqrt{1+\epsilon^2}+\sqrt{(1-t)^2+\epsilon^2(1+t)^2}}$

where

$t=\sqrt{1-1/\xi^2}$

The algebraic expression for ζ₃ is rather involved (See (Lutovac 2001 § 12.8.1)).

The nesting property of the elliptic rational functions can be used to build up higher order expressions for ζ_n:

$\zeta_{m\cdot n}(\xi,\epsilon)= \zeta_m\left(\xi,\sqrt{\frac{1}{\zeta_n^2(L_m,\epsilon)}-1}\right)$

where L_m = R_m(ξ,ξ).

[edit] Minimum Q-factor elliptic filters

The normalized Q-factors of the poles of an 8-th order elliptic filter with ξ=1.1 as a function of ripple factor ε. Each curve represents four poles, since complex conjugate pole pairs and positive-negative pole pairs have the same Q-factor. (The blue and cyan curves nearly coincide). The Q-factor of all poles are simultaneously minimized at ε_Qmin=1/√L_n=0.02323...

See (Lutovac 2001 § 12.11) and (Lutovac 2001 § 13.14)

Elliptic filters are generally specified by requiring a particular value for the passband ripple, stopband ripple and the sharpness of the cutoff. This will generally specify a minimum value of the filter order which must be used. Another design consideration is the sensitivity of the gain function to the values of the electronic components used to build the filter. This sensitivity is inversely proportional to the quality factor (Q-factor) of the poles of the transfer function of the filter. The Q-factor of a pole is defined as:

$Q =-\frac{|s_{pm}|}{2\mathrm{Re} (s_{pm})} = -\frac{1}{2\cos(\arg(s_{pm}))}$

and is a measure of the influence of the pole on the gain function. For an elliptic filter, it happens that, for a given order, there exists a relationship between the ripple factor and selectivity factor which simultaneously minimizes the Q-factor of all poles in the transfer function:

$\epsilon_{Qmin}=\frac{1}{\sqrt{L_n(\xi)}}$

This results in a filter which is maximally insensitive to component variations, but the ability to independently specify the passband and stopband ripples will be lost. For such filters, as the order increases, the ripple in both bands will decrease and the rate of cutoff will increase. If one decides to use a minimum-Q elliptic filter in order to achieve a particular minimum ripple in the filter bands along with a particular rate of cutoff, the order needed will generally be greater than the order one would otherwise need without the minimum-Q restriction. An image of the absolute value of the gain will look very much like the image in the previous section, except that the poles are arranged in a circle rather than an ellipse. They will not be evenly spaced and there will be zeroes on the ω axis, unlike the Butterworth filter, whose poles are also arranged in a circle.

[edit] Comparison with other linear filters

Here is an image showing the elliptic filter next to other common kind of filters obtained with the same number of coefficients:

As is clear from the image, elliptic filters are sharper than all the others, but they show ripples on the whole bandwidth.

[edit] References

Daniels, Richard W. (1974). Approximation Methods for Electronic Filter Design. New York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-015308-6.

Lutovac, Miroslav D.; Tosic, Dejan V., Evans, Brian L. (2001) (in English). Filter Design for Signal Processing using MATLAB© and Mathematica©. New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 0-201-36130-2.

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Mar 20 Fri 2009 10:36
Deutsch Cauer-Filter www.tool-tool.com

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Übertragungsfunktion eines Cauer-Filters

Cauer-Filter oder auch elliptische Filter sind kontinuierliche Frequenzfilter, die auf einen sehr steilen Übergang des Frequenzganges vom Durchlassbereich in den Sperrbereich ausgelegt sind. Sie sind benannt nach Wilhelm Cauer. Im Gegensatz zu den ähnlich aufgebauten Tschebyscheff-Filtern weisen Cauer-Filter sowohl im Durchlassbereich als auch im Sperrbereich einen oszillierenden Verlauf der Übertragungsfunktion auf.

Für den Entwurf eines Cauer-Filters wird von den rationalen elliptischen Funktionen R_n(ξ,ω) Gebrauch gemacht, wovon sich auch der Name dieses Filtertyps ableitet. Im Gegensatz zu anderen analogen Filtern wie Tschebyscheff-Filter oder Butterworth-Filter kann bei dem Filterentwurf ein vorgegebenes Amplituden-Toleranzschema mit einem System minimaler Ordnung realisiert werden. Dies bedeutet einen geringeren schaltungstechnischen Aufwand als mit anderen Filtertypen. Diesen Vorteil erkauft man sich allerdings durch starke Phasenverzerrungen der Übertragungsfunktion. Übermässig starke Phasenverzerrungen sind bei manchen Filteranwendung unerwünscht, so dass trotz der Vorzüge von elliptischen Filtern dem Tschebyscheff- oder Butterworthfilter und dem erhöhten Schaltungsaufwand in bestimmten Anwendungen der Vorzug gegeben wird. Es kann aber auch ein Allpassfilter zur Korrektur der Phase verwendet werden, gleichfalls durch erhöhten Schaltungsaufwand erkauft.

Übertragungsfunktion [Bearbeiten]

Der Betrag der Übertragungsfunktion ist bei Cauer-Filtern gegeben durch:

$|H(j\omega)|=\frac{1}{1+\epsilon^2R^2_n(\xi,\omega)}$

mit den rational elliptischen Funktionen R_n(ξ,ω). Der Faktor ε ist ein Parameter welcher primär die Welligkeit der Übertragungsfunktion beeinflusst. Der Parameter ξ beeinflusst die Empfindlichkeit des Filters.

Für praktische Anwendungen und Dimensionierung von Cauer-Filtern wird mit Filter-Tabellen oder entsprechenden Softwarepaketen wie MATLAB gearbeitet. Aus diesen Tabellen können bis zu einer gewissen Filterordnung die benötigten Bauteilwerte für ein Filter direkt abgelesen werden.

Literatur [Bearbeiten]

W. Cauer: Siebschaltungen. VDI-Verlag, Berlin, 1931.
W. Cauer: Theorie der linearen Wechselstromschaltungen, Vol.I. Akad. Verlags-Gesellschaft Becker und Erler, Leipzig, 1941.
W. Cauer: Theorie der linearen Wechselstromschaltungen, Vol. II. Akademie-Verlag, Berlin, 1960.
Anatol I. Zverev: Handbook of Filter Synthesis. John Wiley & Sons, 1967, ISBN 0-471-74942-7
L.B. Jackson: Digital Filters and Signal Processing. Kluwer, Boston, 1986

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Mar 20 Fri 2009 10:27
数控刀具www.tool-tool.com

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数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件！

根据刀具结构可分为：

整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体.如白钢刀；

焊接式式：采用焊接方法连接，分刀头和刀杆.绝大部分硬质合金刀是采用焊

式；
机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！

　　特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。

　　根据制造刀具所用的材料可分为：

　　高速钢刀具；

　　硬质合金刀具；

　　金刚石刀具；

　　其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

　　从切削工艺上可分为

　　车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；

　　钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

　　镗削刀具；

　　铣削刀具等。

　　刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

　　然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

　　那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

　　在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

　　由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

　　1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

　　刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

　　按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

　　各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

　　刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

　　带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

　　刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

　　刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。

　　刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。

　　在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。

　　制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。

　　通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。

　　聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。

　　硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1～3倍以上。

　　由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。

　　刀具材料大致分如下几类：高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金刚石。

　　这里主要提下陶瓷，陶瓷用于切削刀具的时间比硬质合金早，但由于其脆性，发展很慢。但自上世纪70年代以后，还是得到了比较快的发展。陶瓷刀具材料主要有两大系，即氧化铝系和氮化硅系。陶瓷作为刀具，具有成本低、硬度高、耐高温性能好等优点，有很好的前景。

国内数控刀具行业存在的不足

　　价格杀手

　　由于国际金融危机的影响，台湾的刀具行业亏损面达80%以上。由此，他们开始以低价大力冲击内地数控刀具市场，有的刀具售价甚至低于国产数控刀具售价；以微利和低成本战略打拼挤占市场，被称为数控刀具市场的价格杀手。

　　信任危机

　　由于长期依赖进口，国内数控刀具与进口刀具在技术、服务、品质和宣传上的差距，数控刀具在被加工产品的最终产品质量中的重要地位等因素，国内的顾客对国产数控刀具的信任度十分低。往往宁愿花重金进口也不愿冒风险省钱购国产刀具。毕竟几十万甚至上千万一台的数控机床的几十元、几百元的小时误工费用与刀具购置费用相比，相差甚大。如果没有十足的把握，大多用户都宁愿选择进口刀具。汽车制造厂和航空航天企业就是典型的例子。在国产刀具不够成熟的今天,他们几乎不会提供机会让国内刀具上CNC生产线去试用。

　　竞争压力

　　加入WTO以后，全球化采购将使国外的切削刀具继续涌入中国市场，让顾客有了更大的选择空间，国内数控刀具生产厂商市场开发难度加大。

　　供方依赖

　　国内数控刀具企业生产经营规模都太小，没有形成自身的切削刀具产业链的紧密联合，尤其是工具系统的生产厂家不生产刀片，刀片生产厂家不生产工具，几乎完全依赖于供方；没有一家真正意义上的行业产业联盟。

　　人才奇缺

　　数控刀具是技术密集、知识密集、人才密集的行业，其发展对人才的依赖度很大，尤其在公司生产经营规模不大时更是明显。国内数控刀具技术人才、管理人才、营销人才、数控机床操作工都奇缺，一般培养周期为3～5年。而高校又没有很好地担当起培训CNC数控加工和数控刀具专业人才的责任，都靠企业自身花漫长的时间去培养，往往事倍功半，还不一定能留住人才。

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ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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個人分類：學術研究

Mar 20 Fri 2009 10:19
粉末冶金工艺过程www.tool-tool.com

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粉末冶金工艺过程详解
　　粉末冶金材料是指不经熔炼和铸造，直接用几种金属粉末或金属粉末与非金属粉末，通过配制、压制成型，烧结和后处理等制成的材料。其工艺类型包括金属粉末压制成型、金属粉末注射成型，粉末冶金是金属冶金工艺与陶瓷烧结工艺的结合，它通常要经过以下几个工艺过程：
　　一、金属粉末压制成型
　　常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。制取的粉末经过筛分与混合，混料均匀并加入适当的增塑剂，再进行压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用，使制件结合为具有一定强度的整体。压力越大则制件密度越大，强度相应增加。有时为减小压力合增加制件密度，也可采用热等静压成型的方法。
　　二、烧结
　　将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧结温度约为基体金属熔点的2/3～3/4倍。由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。经烧结后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，属于多孔性材料。
　　三、后处理
　　一般情况下，烧结好的制件能够达到所需性能，可直接使用。但有时还需进行必要的后处理。如精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂；将低熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理，可提高制件的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。
　　粉末冶金工艺的优点
　　1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用金属粉末压制成型方法来制造。2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
　　4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成．(林里粉末)
　　粉末冶金是制取金属粉末，及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科。
　　粉末冶金制品的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末冶金工艺的身影。
　　粉末冶金发展历史：
　　粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。而现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志：
　　1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
　　2、三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
　　3、向更高级的新材料、稀土永磁铁、铁氧体永磁、铁氧体软磁新工艺发展。四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。
　　粉末冶金工艺的优点：
　　1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
　　2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，金属粉末压制成型不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。
　　3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
　　4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
　　5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。
　　粉末冶金工艺的基本工序是：
　　1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
　　2、金属粉末压制成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。
　　3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序，金属粉末压制成型的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
　　4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
　　粉末冶金材料和制品的今后发展方向：
　　1、有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。
　　2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。
　　3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。
　　4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。
　　5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

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