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刘峰斌 大连理工大学超硬材料工具研究所

  1 引言

   聚晶金刚石(PCD)是将粒度为微米级的金刚石微粉与少量金属粉末(如CO)混合后在高温(1400℃)、高压(6000MPa)下烧结而成的 聚晶体。与其它刀具材料相比,聚晶金刚石具有如下性能特点:①极高的硬度和耐磨性;②高导热性和低热膨胀系数,切削时散热快,切削温度低,热变形小;③摩 擦系数小,可降低加工表面粗糙度。但由于聚晶金刚石与铁族元素有很强亲和力,因此不适合加工黑色金属及其合金。已实现商品化供货的PCD复合片是将 0.5~0.7mm厚的PCD层烧结在硬质合金基体上制备而成,因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬质合金的良好强度与韧性。

   PCD刀具在有色金属及其合金、非金属材料的高速切削中体现出优良的切削性能,因此已广泛应用于汽车、航空、航天、建材等工业领域。但是, PCD的高硬度、高耐磨性使刀具的刃磨相当困难,主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状。PCD刀具的刃磨工艺性已成为其推广应 用的障碍之一。为了突破这一工艺瓶颈,国内外学者进行了大量研究开发工作。 

  2 PCD刀具刃磨技术

  PCD刀具的主要刃磨工艺有放电刃磨、金刚石砂轮机械刃磨、电解刃磨等,其中放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨在技术上已较为成熟,下面对这两种刃磨方法作一综合分析。

  2.1 放电刃磨(EDG)

  电火花放电加工技术(EDM)(特别是电火花线切割和放电磨削)已广泛应用于刀具制造。电火花放电加工技术用于刃磨PCD刀具称为放电刃磨(EDG)。

  (1)刃磨机理

   放电刃磨原理与传统的磨料磨削原理有根本区别,也不同于电解刃磨原理(既有磨料机械作用又有电化学作用)。放电刃磨是通过在电介质分离的砂轮电 极与刀具电极间放电产生瞬时高温,将刀具材料熔化和气化。刃磨PCD刀具时,由于金刚石不导电,所以刀具电极即为PCD中的金属相构成的导电网络,由此可 见,放电刃磨是一种热蚀加工过程。由于电火花放电的温度可高达8000~12000℃,因此PCD刀具刃磨时可能引起热损和石墨化,尤其在PCD与硬质合 金基底的界面处侵蚀速度更快,可在表面形成深约0.05mm的微裂纹,这是放电刃磨加工方法的主要缺陷。由于放电刃磨是一种非接触刃磨过程,磨削力小到可 忽略不计,故刃磨效率很高。R.Wyss等人在一定实验条件下得到的磨除率达4mm3/min,磨耗比为0.2mm3/mm3;而V.Baar等人在实验 中则得到了1.0mm3/mm3的磨耗比。

  (2)刃磨设备

  放电刃磨时,通常采用碳氢化合物(如石蜡)作为砂轮电 极与工具电极间的电介质,工作电压一般为直流80~200V,砂轮电极采用铜、钨、石墨等 导电材料。根据刀具刃磨时的位置,放电刃磨可分为圆周放电刃磨和端面放电刃磨。刃磨过程中,砂轮作旋转运动,使其能均匀磨损。在端面放电刃磨中,砂轮还需 左右摆动。脉冲电源是影响刃磨效率和刃磨质量的关键设备,因此脉冲电源的设计已成为放电刃磨的研究热点。

  (3)研究成果

   国外学者对PCD刀具的放电刃磨技术开展了大量试验研究,其中英国伯明翰大学的T.B.Thoe等人的研究成果较具代表性。他们的试验在伯明翰 大学机械学院研制的EDG机床上进行。用于刃磨的PCD样品牌号为Syndite CTB002、010、025和Compax 1500、1600。通 过试验得出如下结论:①对于细晶粒PCD样品,端面放电刃磨可获得较好刃口质量;对于粗晶粒PCD样品,圆周放电刃磨可获得较好刃口质量。②增大电流、电 压或脉冲宽度,可增大磨除率,提高刃磨效率,但同时会导致PCD刀具表面产生更深、更宽的裂纹。③细晶粒PCD样品容易引起放电,砂轮电极磨损量小,放电 中脱落的晶粒平均尺寸等于晶粒本身的尺寸,因此可获得较好的刃磨质量。④粗晶粒PCD样品与硬质合金交界面的侵蚀程度较大。

  脉冲电源 及刃磨工艺步骤对PCD放电刃磨的质量有较大影响。德国学者E.Beck等人对此作了大量试验研究。他们在 Vollmer QR 20P专用火花放电工具磨床上分别采用普通型和改进型两种脉冲电源对PCD放电刃磨质量进行了对比试验研究,试验采用硅基合成油作 为电介质,以石墨作为砂轮电极(负极),主轴转速为500r/min,样品材料去除量为0.5mm。此外,在Microspark 200通用火花放电磨 床上进行了刃磨工艺步骤对PCD刃磨质量影响的试验研究,试验采用刃磨PCD专用脉冲电源,并根据磨除量及刃磨后的刃口粗糙度将脉冲电源设置为5级;试验 样品牌号为Syndite CTC002、CTB002、CTB010、CTB025,每种粒度PCD各取4件样品,试验中采用不同脉冲电源设置组合(即 不同工艺步骤)进行刃磨,然后测量刃口及刀面粗糙度。通过试验得出如下结论:①脉冲电源的设计及可控性对刃磨质量可起到决定性作用,对比试验结果表明,配 备改进型脉冲电源的工具磨床刃磨出的PCD样品的刃口及刀面粗糙度均接近金刚石砂轮机械刃磨的质量。②通过调节脉冲电源的设置进行多级刃磨,并合理分配每 级磨除量比例及刃磨时间,可获得较高的刃磨质量。 中国石材网

  2.2 金刚石砂轮机械刃磨

  金刚石砂轮机械刃磨是目前使用最广泛的PCD刀具刃磨方法,与放电刃磨相比,其刃磨效率较低(磨除率约为1.5mm3/min)、加工成本较高(磨耗比约为0.02min3/min3),但可获得良好的刀具刃口质量和完整光洁的前、后刀面。

  (1)刃磨机理

   金刚石砂轮机械刃磨PCD刀具的机理比较复杂,国内外学者对此进行了大量研究,目前主要存在以下几种观点:①德国学者M.Kenter认为,金 刚石砂轮磨削PCD刀具的过程中发生了刻划作用和滑动作用,材料的去除方式主要为粘结、刻划、摩擦化学反应和表面断裂。用扫描电子显微镜(SEM)观察3 种被刃磨工件PCD-1(粒度2μm)、PCD-2(粒度10μm)和PCD-3(粒度25μm)的表面微观形貌时,在PCD-1上可观察到犁沟,而在其 它两种PCD工件上观察不到犁沟。因此Kenter 认为:在绝大多数情况下,PCD材料的去除是以摩擦化学反应和表面断裂为主。随着磨削的进行,金刚石 磨粒逐渐钝化,即使在PCD-1上也不易观察到犁沟。由于PCD材料脆性大,在金刚石磨粒的挤压下容易诱发裂纹,裂纹在机械和热应力作用下扩展,最终导致 小片PCD材料剥落,同时摩擦热会使PCD发生石墨化和其它摩擦化学反应。②GE公司的K.J.Dunn 等人用扫描电子显微镜对刃磨后的PCD复合片的 表面微观形貌进行观察后认为,PCD材料的破坏机理主要为微观脆性破碎和疲劳破损。③我国艾兴院士等人用开槽的金刚石砂轮磨削PCD,同时用超声波振动和 激光照射来模拟磨削时的机械冲击和热冲击,根据试验结果,将PCD材料的去除方式归纳如下:当砂轮与PCD接触的瞬间,磨削力突然增大,剧烈的机械冲击使 PCD表面产生裂纹,甚至有碎片产生。在稳定磨削期,砂轮磨粒在PCD表面上进行挤压和摩擦,当压力达到一定程度,PCD表面上会形成裂纹;当摩擦温度达 到一定程度,PCD会发生石墨化和其它化学反应。通过实验发现,用开槽的金刚石砂轮进行磨削时,由于磨削力不连续,加之冷却液的周期冷却作用,有利于裂纹 扩展,从而使开槽砂轮比非开槽砂轮的磨削效率高1~2倍。

  (2)刃磨设备

  PCD材料的特性决定了对PCD刀具刃 磨机床的要求不同于普通工具磨床,即:①要求砂轮主轴及机床整体具有很高的刚性和稳定性,以保持刃磨时砂 轮对PCD材料的恒定压力。②砂轮架可作横向摆动,以保证砂轮端面磨损均匀;砂轮架的摆动频率和摆动幅度可调。③机床上应配置光学投影装置和高精度回转工 作台。④应采用专用金刚石砂轮。

  (3)研究成果

德国学者M.Kenter通过试验,研究了金刚 石砂轮机械刃磨PCD的工艺参数对磨除率、磨耗比的影响。由于PCD刀具刃磨为恒定压力磨削,因此M.Kenter采用磨除率和磨耗比作为试验评价标准。 根据试验结果得出如下结论:①为使杯状金刚石砂轮径向磨损均匀,应使砂轮与刀具的重合度≥1,通过调节刃磨机床砂轮摆动架的摆幅和频率可达到这一要求。② 分别增大砂轮旋转速度VC、恒定压力FA和PCD粒度,磨除率和磨耗比均随之增大。由于这三个工艺参数对磨除率和磨耗比影响程度最大,因此可通过改变其大 小来提高刃磨效率,降低刃磨成本。③砂轮粒度、金刚石浓度、结合剂种类、冷却液浓度等均对磨除率和磨耗比有一定影响。

  3 研究方向

  PCD 刀具的放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨技术目前仍不完善,今后的主要研究方向有以下几点:①刃磨后的 PCD 刀具刃口质量及表面质量较差是放电刃磨工艺存在的突出问题;而金刚石砂轮机械刃磨工艺的主要缺点则是PCD 刀具刃磨效率低、刃磨成本高。为解决 这些关键问题,需要对影响刃磨质量、刃磨效率、刃磨成本的关键参数建立数学模型,深入研究工艺要素的作用机理及相互关系,通过对工艺参数进行综合优化,改 善刃磨工艺系统的性能。②针对主要PCD产品的刃磨工艺进行计算机辅助设计。③从理论上进一步深入研究PCD刃磨机理,以指导实用刃磨工艺的开发与完善。 根据PCD材料的特性,对现有刃磨工艺方法进行复合研究,探索行之有效的新型刃磨工艺。

  随着PCD刀具应用领域的不断扩展,对PCD刀具刃磨工艺的研究显得日益重要,而此项研究的成果也必将有力推动PCD刀具的发展和推广应用。

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一、是非題:
1 . ( X ) 利用螺紋環規檢驗外螺紋, 可直接讀取量測值。
2 . ( X ) 錐柄裝於錐孔時, 因是利用錐度原理, 故裝持前不必有清潔動作, 即可兩件中心均保持一直
線。
3 . ( O ) 工作圖中之件號若有更改, 應以三角形表示之。
4 . ( X ) 利用複式刀座法車削錐度, 只能車削外錐度。
5 . ( X ) 有一錐孔用錐度塞規檢驗結果,尚須4mm 才到規線,設錐度為1 / 1 6,而塞規小徑為2 1mm,
則錐孔小徑為2 1 . 5 mm。
6 . ( X ) 肘節機構固鎖鬆緊度可以利用槓桿調整。
7 . ( X ) 磨床的磨削壓力小適合輕而薄之工件施工, 且不用考慮熱應力產生的變形。
8 . ( O ) 軟質材料之屑片有嵌入磨輪切削點之趨勢, 為磨輪面之填塞。
9 . ( X ) 鋸切速度太慢, 是鋸條鋸齒快速磨損可能原因之一。
1 0 . ( X ) 通常檢驗工件螺紋尺寸是否準確之部位是外徑。
1 1 . ( O ) 放置移動式梯子時, 梯腳與水平所成之角度不宜超過7 5 度。
1 2 . ( X ) 落地型光學比測儀之投影幕與地面成相垂直。
1 3 . ( O ) 磨削工作時, 工件速度太慢容易造成砂輪填塞。
1 4 . ( O ) 工件研磨成波浪型, 與磨床床台的精度無關。
1 5 . ( X ) 精切面之表面粗糙度範圍為3 2 ~ 1 0 0 S 。
1 6 . ( O ) 螺紋環規通和不通過端的區別是, 通過端環規外周上沒有切槽。
1 7 . ( O ) 磨削標準鑽頭時, 鑽頭中心線應與砂輪緣成5 9 度。
1 8 . ( O ) 使用氣壓零組件時, 控制其空氣流量及壓力, 即可控制氣缸的速度及出力大小。
1 9 . ( O ) 黃銅以低溫處理後其強度及硬度均大為增加。
2 0 . ( X ) 研磨碳化物車刀時, 為防止刀尖過熱, 應在高熱時, 立即放入水中冷卻。
2 1 . ( X ) 銑床夾具應使切削力加在固定螺栓上。
2 2 . ( O ) 工廠裡一般在校正樣規時, 均採用B 級塊規。
2 3 . ( X ) 端銑刀鈍化再研磨時, 應先研磨其外徑。
2 4 . ( X ) 車床上攻螺紋時, 可以把螺絲攻用尾座頂心頂住, 再開動車床低速轉狀進行之。
2 5 . ( X ) “ 商標” 不屬於智慧財產權的範疇。
2 6 . ( O ) 利用二內孔定位時, 為了使工件能快速和方便的安裝於工模上, 可將二圓柱定位銷中的一支
改為菱形定位銷。
2 7 . ( O ) 交流馬達通常不用變頻器作為轉速控制。
2 8 . ( O ) 車削偏心時, 須要考量轉動之平衡。
2 9 . ( O ) 使用鋸割銑刀, 除了可開槽銑削外亦可作銑斷工作。
3 0 . ( X ) 使用側銑刀銑削小寬槽時, 因銑削阻力小, 故可不使用鍵, 僅鎖緊銑刀刀軸螺帽即可。
3 1 . ( O ) 全定心法是指X 、Y 、Z 三軸定位。
3 2 . ( O ) 三點式內分厘卡適合量測工件較深處之內孔直徑。
3 3 . ( X ) 銑削斜面工件時,首先在工件上劃斜線後再將工件斜夾於鉗台上,即可銑出精確之斜面工件。
3 4 . ( O ) 三線法是利用三根直徑完全相同之精確圓鋼棒, 量測螺紋之節圓直徑。
0 9 6 精密機械工乙 4 - 2 ( 序0 0 3 )
3 5 . ( O ) 利用V 形定位件是簡單且有效的對圓形工件定位方法之一。
3 6 . ( X ) 車床進行圓桿鑽孔, 鑽頭直徑與主軸轉數有關, 直徑愈大, 轉數愈高。
3 7 . ( O ) 在相同切削條件下, 螺旋刃端銑刀比直刃端銑刀來得穩定。
3 8 . ( O ) 鏈輪3 0 齒鏈齒周節之半中心角為6 0 度。
3 9 . ( X ) 內孔車削後試配合時, 須拆下工件試配合, 以符合實際要求。
4 0 . ( O ) 樣規的製造公差, 一般為被檢驗工件公差之1 / 5 至1 / 1 0 。
4 1 . ( X ) 工作圖上之輪廓線是以細實線來繪製。
4 2 . ( X ) 在銑床上搪孔與在車床上搪孔, 其刀具運動原理是一樣的。
4 3 . ( X ) 歐丹聯結器主要用以傳達同一直線軸間之動力。
4 4 . ( X ) 最小餘隙是指公差配合中, 孔之最大尺寸與軸之最小尺寸的差距。
4 5 . ( X ) 碳鋼之彈性係數降伏點等, 因溫度上升而增加。
4 6 . ( O ) 內徑磨削所用之砂輪要比外徑磨削之砂輪軟, 以防止砂輪跳離工件。
4 7 . ( O ) 螺旋銑刀銑削時, 所產生的推力, 應該靠向床柱邊以減少振動。
4 8 . ( X ) 品管統計之平均值是將全批量中, 數據最大值與最小值二者相加再除以2 而得。
4 9 . ( O ) 車床膨脹型心軸夾具, 適合大量工件的生產。
5 0 . ( X ) 一個“ 製造批” 可以分成多個“ 檢驗批” , 多個“ 製造批” 也可以合併為一個“ 檢驗批” 。
二、選擇題:
1 . ( 1 ) 螺紋分厘卡主要是用來量測螺紋的 節圓直徑 小徑 節距 大徑。
2 . ( 1 ) 工件車削內孔前, 應先車削 端面 內徑 階級 外徑。
3 . ( 2 ) 兩頂心車削外徑時, 靠近主軸端直徑比尾座端小其原因可能為 尾座偏離操作者 尾座偏向
操作者 車刀裝置較低 車刀裝置較高。
4 . ( 4 ) 下列何者不是工模上之崁入導套型式 右旋用半月鍵型 左旋用半月鍵型 半月鍵型 圓錐
型。
5 . ( 4 ) 以三線法量測M20× 2 之螺紋,則最佳鋼線之直徑為 0 . 1 5 4  2 . 1 5 4  3 . 1 5 4  1 . 1 5 4 m m。
6 . ( 4 ) 設計夾具之前, 應先選定要點為銑床 有無分度頭 馬力大小 床台移動量 機種及型式。
7 . ( 4 ) 使用6 個刃之面銑刀, 設每一刃進給量為0 . 1 5 ㎜ 、每分鐘進給率2 7 0 ㎜ / m i n 則主軸轉數為
 3 1 0  2 9 0  2 8 0  300 rpm。
8 . ( 3 ) 下列何種錐度車削方法, 不能使用自動進給車削 使用錐度附件裝置 仿削車削法 旋轉複
式刀座法 尾座偏置法。
9 . ( 3 ) 曲柄式鉋床之切削衝程與回復衝程的速度比約為 3 : 2  5 : 3  2 : 3  3 : 5 。
1 0 . ( 2 ) 圓柱磨床其砂輪轉向和工件轉向 可以相同也可以相反 相同 先相同後相反 相反。
1 1 . ( 3 ) 斜面之夾角為4 5 度, 若沿斜面方向施力, 則機械利益為 2    1 。
1 2 . ( 4 ) 環規度量工件外徑, 其通過端可控制工件直徑之 最小尺度 公稱尺度 實測尺度 最大尺
度。
1 3 . ( 1 ) 車床導螺桿節距為6 m m , 擬車削節距為1.75mm 之螺紋, 蝸輪1 4 齒, 螺紋指示器刻度對零
之機會為 2  8  6  4 次。
1 4 . ( 1 ) 下列何種材料車削需有較大後斜角 鋁 鑄鐵 中碳鋼 硬化鋼。
1 5 . ( 1 ) 下列何者為基軸制配合    。
1 6 . ( 4 ) 以人力抬舉重物之正確施力方法是應利用身體那一部位 腰 背 頸 腿。
1 7 . ( 4 ) 平面磨床在粗磨作業時, 每次的橫向進給率要 先慢後快 慢 固定 快。
1 8 . ( 4 ) 一般電機用來產生磁埸的鋼片是 鉻鋼 釩鋼 錳鋼矽鋼 片。
1 9 . ( 1 ) 有關敬業之敘述, 下列何者錯誤 對事不負責對己不要求 盡心提改善建議 工作知能精進
 欣賞並讚美周遭同事。
0 9 6 精密機械工乙 4 - 3 ( 序0 0 3 )
2 0 . ( 4 ) 錐度塞規檢驗工件內錐度時, 發現只有大端直徑與工件大端直徑相接觸, 此表示工件錐值
太大 正確 無法判斷 太小。
2 1 . ( 1 ) 在銑床上鑽孔時, 使用直柄鑽頭夾持通常是用 彈簧筒夾 快速接頭 專用夾具 鑽夾。
2 2 . ( 2 ) 在虎鉗上夾持未加工過之胚件時, 較寬大的面原則上應靠 活動鉗口 固定鉗口 底面 朝
上。
2 3 . ( 4 ) 下列何者不是去角的功用 容易檢驗 避免割傷 美觀 公母件易配入。
2 4 . ( 1 ) 內外圓要同心的工件應使用 無心磨削 兩頂心操作 刀柱磨削 曲軸磨削。
2 5 . ( 3 ) 錐柄鑽頭直徑2 3 . 5 ㎜ ~ 3 2 ㎜ 使用何種莫斯錐度 N o . 4  N o . 2  N o . 3  N o . 1 。
2 6 . ( 2 ) 用一側銑刀厚度1 0 ㎜ 銑削槽寬1 0 ㎜ 、槽間隔4 8 ㎜ , 銑床床台手輪每格刻度為0 . 0 2 ㎜ , 當
銑完第一槽後床台移動時手輪刻度應間隔多少格才能銑第二槽 3 1 0 0  2 9 0 0  3 0 0 0 
3200 格。
2 7 . ( 1 ) 應用在量規製造的國際標準公差範圍為 I T 0 ~ I T 0 4  I T 0 5 ~ I T 1 0  I T 1 1 ~ I T 1 3 
I T 1 4 ~ I T 1 6 。
2 8 . ( 1 ) 下列何種內孔量具適合大量生產檢驗用 塞規 內卡 內分厘卡 游標卡尺。
2 9 . ( 3 ) 下列何者不是車床筒夾型夾具夾緊動作 推緊式 定緊式 壓緊式 拉緊式。
3 0 . ( 2 ) 巴氏合金是屬於 鋅基 錫基 耐磨銅基 合金。
3 1 . ( 1 ) 平面磨床磨削時,進給量小則 摩擦熱小 砂輪磨耗量大 砂輪磨粒易脫落 磨削抵抗力大。
3 2 . ( 4 ) 用圓棒、塊規、平板及分厘卡度量錐度, 若圓棒直徑為1 0 m m , 外錐度工件置於平板上, 分
厘卡夾圓棒與工件之測量尺寸為4 5 . 3 4 及5 2 . 8 4mm,塊規高為9 0mm 則此工件錐度為 1 / 1 0
 1 / 8  1 / 5  1 / 1 2 。
3 3 . ( 1 ) 機件配合為者是屬於 留隙 干涉 過盈過渡 配合。
3 4 . ( 2 ) 下列何者之工件在零件圖中可以省略不畫 軸 螺栓 鍵 齒輪。
3 5 . ( 3 ) 車床加工產生連續式鐵屑造成纏繞困擾, 下列何者可改善 提高轉速 減少車刀前間隙角
車刀磨斷屑槽 加大車刀後斜角。
3 6 . ( 3 ) 下列何種材料製作之切削刀具可得最大切削速度 風鋼 高速鋼 碳化物 高碳鋼。
3 7 . ( 1 ) 銑削一斜度為5 / 1 2 斜槽工件, 其斜度長3 6 ㎜ 小端尺寸為2 7 ㎜ 則大端尺寸應為 4 2  4 1
 3 9  4 0 ㎜。
3 8 . ( 1 ) 下列何者不是工模工件中, 因排除切屑方法不良所造成的後果 保護切削刀具切刃 損害工
件切削表面 切屑清除不易 工模精度降低。
3 9 . ( 2 ) 體積小而構造簡單, 大多用於小工件及加工程序不複雜之工模為 箱型 葉板型 樣板型
平板型。
4 0 . ( 2 ) 形成車槽刀之各刃角中, 下列何者最大 側間隙角 後斜角 側切邊角 前間隙角。
4 1 . ( 3 ) 繪製管制圖上下界限線, 一般規定使用紅色 雙實線 雙虛線 虛線 實線。
4 2 . ( 2 ) 銑削大平面最有效率之銑刀為 側銑刀 面銑刀 端銑刀 平銑刀。
4 3 . ( 2 ) 使用面銑刀直徑5 0 ㎜ 銑削中碳鋼時, 若主軸轉數為5 7 4 r pm 則銑削速度應為 9 5  9 0 
8 5  80 m/min。
4 4 . ( 1 ) 磨床工作的特點是 熱處理後的加工 不能研磨硬化鋼 適合單一工件的加工 薄而輕的工
件難加工。
4 5 . ( 2 ) 下列國際標準公差等級, 何者適用於配合機件使用 I T 0 2  I T 0 6  I T 0 0  I T 1 3 。
4 6 . ( 2 ) 設一錐度桿為1 / 8 ± 0 . 0 0 3 , 則長度2 4mm 時, 兩端直徑差應在3 ± 多少mm 之範圍內 0 . 0 2 4
 0 . 0 7 2  0 . 0 5 2  0 . 0 3 6 。
4 7 . ( 1 ) 研磨碳化物車刀片的砂輪一般為 綠色 棕色 黑色 白色。
4 8 . ( 3 ) 下列何者可以表示各零件位置及描述其間關係之視圖為 剖視圖 工作圖 組合圖 零件
圖。
0 9 6 精密機械工乙 4 - 4 ( 序0 0 3 )

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汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具等等。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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弊社は各領域に供給できる内容は:

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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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1. 用途:
CVD 鑽石車刀適用於切削不同的非鐵類 金屬材料,並且因鑽石鍍膜擁有良好的耐 磨耗性而能延長切削週期、提高生產產量。
Fig.1 CVDD 車刀光滑平坦的邊緣
 
2. 特色:
材料特性
機械性能
優勢
微細晶粒尺寸 好的表面平坦度 品質與競爭力的提升
低摩擦係數 無沾黏性 切削尺寸的精確性高
抗磨耗性 比WC車刀壽命延伸10倍 降低成本
優異的熱導性 無冷卻液 低污染
最佳的硬度 抗磨耗性 減少使用工具數量
3. 建議加工參數:
材料 / 參數
車削外型與磨削
銑削
工件 加工方式 線速度 (m/sec) 進刀量 (mm/rev) 線速度 (m/sec) 進刀量 (mm/rev)
非鐵類 Al alloySi (<12%),> 粗加工 <10~20 <0.25~0.5 <10~20 <0.10~0.30
精加工 <15~20 <0.10~0.25 <10~20 <0.10~0.20
Cu, Pb, Zn 粗加工 <1~10 <0.25~0.50 <3~10 <0.05~0.15
精加工 <10~15 <0.10~0.25
非金屬 塑膠,石墨,碳素 粗加工 <10~20 <0.25~0.50 <3~10 <0.10~0.20
精加工 <15~20> <0.10~0.25
4. 微觀結構:
SEM微觀結構顯示在經過拋光後的已完成鍍膜的車刀,其光滑平坦的切削刃的邊緣。

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(6)ダイヤモンドエンドミル

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线路板的电镀工艺,大约可以分类:酸性光亮铜电镀、电镀镍/金、电镀锡,文章介绍的是关于在线路板加工过程是,电镀工艺的技术以及工艺流程,以及具体操作方法.

二.工艺流程:

浸酸→全板电镀铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级逆流漂洗→浸酸→镀锡→二级逆流漂洗→逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗→镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干

三.流程说明:

(一)浸酸

①作用与目的:

除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在5%,有的保持在10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定;

②酸浸时间不宜太长,防止板面氧化;在使用一段时间后,酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀铜缸和板件表面;

③此处应使用C.P级硫酸;

(二)全板电镀铜:又叫一次铜,板电,Panel-plating

①作用与目的:保护刚刚沉积的薄薄的化学铜,防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉,通过电镀将其加后到一定程度

②全板电镀铜相关工艺参数:槽液主要成分有硫酸铜和硫酸,采用高酸低铜配方,保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔小孔的深镀能力;硫酸含量多在180 克/升,多者达到240克/升;硫酸铜含量一般在75 克/升左右,另槽液中添加有微量的氯离子,作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果;铜光剂的添加量或开缸量一般在3-5ml/L,铜光剂的添加一般按照 千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果;全板电镀的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积,对全板电来说,以即板长dm×板宽dm×2× 2A/DM2;铜缸温度维持在室温状态,一般温度不超过32度,多控制在22度,因此在夏季因温度太高,铜缸建议加装冷却温控系统;

③工艺维护:

每日根据千安小时来及时补充铜光剂,按100- 150ml/KAH补充添加;检查过滤泵是否工作正常,有无漏气现象;每隔2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析铜缸硫酸铜 (1次/周),硫酸(1次/周),氯离子(2次/周)含量,并通过霍尔槽试验来调整光剂含量,并及时补充相关原料;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接 头,及时补充钛篮中的阳极铜球,用低电流0。2?0。5ASD电解6?8小时;每月应检查阳极的钛篮袋有无破损,破损者应及时更换;并检查阳极钛篮底部是 否堆积有阳极泥,如有应及时清理干净;并用碳芯连续过滤6?8小时,同时低电流电解除杂;每半年左右具体根据槽液污染状况决定是否需要大处理(活性炭 粉);每两周要更换过滤泵的滤芯;

④大处理程序:A.取出阳极,将阳极倒出,清洗阳极表面阳极膜,然后放在包装铜阳极的桶内,用微蚀剂粗化铜角表面至均匀粉红色即可,水洗冲干后,装入钛篮 内,方入酸槽内备用B.将阳极钛篮和阳极袋放入 10%碱液浸泡6?8小时,水洗冲干,再用5%稀硫酸浸泡,水洗冲干后备用;C.将槽液转移到备用槽内,加入1-3ml/L的 30%的双氧水,开始加温,待温度加到65度左右打开空气搅拌,保温空气搅拌2-4小时;D.关掉空气搅拌,按3?5克/升将活性碳粉缓慢溶解到槽液中, 待溶解彻底后,打开空气搅拌,如此保温2?4小时;E.关掉空气搅拌,加温,让活性碳粉慢慢沉淀至槽底;F.待温度降至40度左右,用10um的PP滤芯 加助滤粉过滤槽液至清洗干净的工作槽内,打开空气搅拌,放入阳极,挂入电解板,按0。2-0。5ASD电流密度低电流电解6?8小时,G.经化验分析,调 整槽中的硫酸,硫酸铜,氯离子含量至正常操作范围内;根据霍尔槽试验结果补充光剂;H.待电解板板面颜色均匀后,即可停止电解,然后按1-1。5ASD的 电流密度进行电解生膜处理1-2小时,待阳极上生成一层均匀致密附着力良好的黑色磷膜即可;I.试镀OK.即可;

⑤阳极铜球内含有0。3?0。6%的磷,主要目的是降低阳极溶解效率,减少铜粉的产生;

⑥补充药品时,如添加量较大如硫酸铜,硫酸时;添加后应低电流电解一下;补加硫酸时应注意安全,补加量较大时(10升以上)应分几次缓慢补加;否则会造成槽液温度过高,光剂分解加快,污染槽液;

⑦氯离子的补加应特别注意,因为氯离子含量特别低(30-90ppm),补加时一定要用量筒或量杯称量准确后方可添加;1ml盐酸含氯离子约385ppm,

⑧药品添加计算公式:

硫酸铜(单位:公斤)=(75-X)×槽体积(升)/1000

硫酸(单位:升)=(10%-X)g/L×槽体积(升)

或(单位:升)=(180-X)g/L×槽体积(升)/1840

盐酸(单位:ml)=(60-X)ppm×槽体积(升)/385

(三)酸性除油

①目的与作用:除去线路铜面上的氧化物,油墨残膜余胶,保证一次铜与图形电镀铜或镍之间的结合力

②记住此处使用酸性除油剂,为何不是用碱性除油剂且碱性除油剂除油效果较酸性除油剂更好?主要因为图形油墨不耐碱,会损坏图形线路,故图形电镀前只能使用酸性除油剂。

③生产时只需控制除油剂浓度和时间即可,除油剂浓度在10%左右,时间保证在6分钟,时间稍长不会有不良影响;槽液使用更换也是按照15平米/升工作液,补充添加按照100平米0。5?0。8L;

(四)微蚀:

①目的与作用:清洁粗化线路铜面,确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力

②微蚀剂多采用过硫酸钠,粗化速率稳定均匀,水洗性较好,过硫酸钠浓度一般控制在60克/升左右,时间控制在20秒左右,药品添加按100平米3-4公斤;铜含量控制在20克/升以下;其他维护换缸均同沉铜微蚀。

(五)浸酸

①作用与目的:

除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在5%,有的保持在10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定; ②酸浸时间不宜太长,防止板面氧化;在使用一段时间后,酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀铜缸和板件表面;

③此处应使用C.P级硫酸;

(六)图形电镀铜:又叫二次铜,线路镀铜

①目的与作用:为满足各线路额定的电流负载,各线路和孔铜铜后需要达到一定的厚度,线路镀铜的目的及时将孔铜和线路铜加厚到一定的厚度;

②其它项目均同全板电镀

(七)电镀锡

①目的与作用:图形电镀纯锡目的主要使用纯锡单纯作为金属抗蚀层,保护线路蚀刻;

②槽液主要由硫酸亚锡,硫酸和添加剂组成;硫酸亚锡含量控制在35克/升左右,硫酸控制在10%左右;镀锡添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者 根据实际生产板效果;电镀锡的电流计算一般按1。5安 /平方分米乘以板上可电镀面积;锡缸温度维持在室温状态,一般温度不超过30度,多控制在22度,因此在夏季因温度太高,锡缸建议加装冷却温控系统;

③工艺维护:每日根据千安小时来及时补充镀锡添加剂剂;检查过滤泵是否工作正常,有无漏气现象;每个2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每 周要定期分析锡缸硫酸亚锡(1次/周),硫酸(1次 /周),并通过霍尔槽试验来调整镀锡添加剂含量,并及时补充相关原料;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头;每周用低电流0。2?0。5ASD电解6? 8小时;每月应检查阳极袋有无破损,破损者应及时更换;并检查阳极袋底部是否堆积有阳极泥,如有应及时清理干净;每月用碳芯连续过滤6?8小时,同时低电 流电解除杂;每半年左右具体根据槽液污染状况决定是否需要大处理(活性炭粉);每两周要更换过滤泵的滤芯;

④大处理程序:A.取出阳极,取下阳极袋,用铜刷清洗阳极表面,水洗冲干后,装入阳极袋内,放入酸槽内备用B.将阳极袋放入10%碱液浸泡6?8小时,水 洗冲干,再用5%稀硫酸浸泡,水洗冲干后备用;C. 将槽液转移到备用槽内,按3?5克/升将活性碳粉缓慢溶解到槽液中,待溶解彻底后,吸附4-6小时候,用10um的PP滤芯加助滤粉过滤槽液至清洗干净的 工作槽内,放入阳极,挂入电解板,按0。2-0。5ASD电流密度低电流电解6?8小时,D.经化验分析,调整槽中的硫酸,硫酸亚锡含量至正常操作范围 内;根据霍尔槽试验结果补充镀锡添加剂;E.待电解板板面颜色均匀后,即停止电解;F.试镀OK.即可;

⑤补充药品时,如添加量较大如硫酸亚锡,硫酸时;添加后应低电流电解一下;补加硫酸时应注意安全,补加量较大时(10升以上)应分几次缓慢补加;否则会造成槽液温度过高,亚锡氧化,加快槽液老化;

⑥药品添加计算公式:

硫酸亚锡(单位:公斤)=(40-X)×槽体积(升)/1000

硫酸(单位:升)=(10%-X)g/L×槽体积(升)

或(单位:升)=(180-X)g/L×槽体积(升)/1840

(八)镀镍

①目的与作用:镀镍层主要作为铜层和金层之间的阻隔层,防止金铜互相扩散,影响板子的可焊性和使用寿命;同时又镍层打底也大大增加了金层的机械强度;

②全板电镀铜相关工艺参数:镀镍添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果,添加量大约200ml/KAH;图形电镀镍的电流计算 一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积;镍缸温度维持在40 -55度,一般温度在50度左右,因此镍缸要加装加温,温控系统;

③工艺维护:

每日根据千安小时来及时补充镀镍添加剂;检查过滤泵是否工作正常,有无漏气现象;每个2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析铜 缸硫酸镍(氨基磺酸镍)(1次/周),氯化镍(1次/ 周),硼酸(1次/周)含量,并通过霍尔槽试验来调整镀镍添加剂含量,并及时补充相关原料;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头,及时补充钛篮中的阳极 镍角,用低电流0。2?0。5ASD电解6?8小时;每月应检查阳极的钛篮袋有无破损,破损者应及时更换;并检查阳极钛篮底部是否堆积有阳极泥,如有应及 时清理干净;并用碳芯连续过滤6?8小时,同时低电流电解除杂;每半年左右具体根据槽液污染状况决定是否需要大处理(活性炭粉);每两周药更换过滤泵的滤 芯;

④大处理程序:A.取出阳极,将阳极倒出,清洗阳极,然后放在包装镍角的桶内,用微蚀剂粗化镍角表面至均匀粉红色即可,水洗冲干后,装入钛篮内,方入酸槽 内备用B.将阳极钛篮和阳极袋放入10%碱液浸泡 6?8小时,水洗冲干,再用5%稀硫酸浸泡,水洗冲干后备用;C.将槽液转移到备用槽内,加入1-3ml/L的30%的双氧水,开始加温,待温度加到65 度左右打开空气搅拌,保温空气搅拌2-4小时;D.关掉空气搅拌,按3?5克/升将活性碳粉缓慢溶解到槽液中,待溶解彻底后,打开空气搅拌,如此保温2? 4小时;E.关掉空气搅拌,加温,让活性碳粉慢慢沉淀至槽底;F.待温度降至40度左右,用10um的PP滤芯加助滤粉过滤槽液至清洗干净的工作槽内,打 开空气搅拌,放入阳极,挂入电解板,按0。2-0。5ASD电流密度低电流电解6?8小时,G.经化验分析,调整槽中的硫酸镍或氨基磺酸镍,氯化镍,硼酸 含量至正常操作范围内;根据霍尔槽试验结果补充镀镍添加剂;H.待电解板板面颜色均匀后,即可停止电解,然后按1-1。5ASD的电流密度进行电解处理 10-20分钟活化一下阳极;I.试镀OK.即可;

⑤补充药品时,如添加量较大如硫酸镍或氨基磺酸镍,氯化镍时,添加后应低电流电解一下;补加硼酸时应将补充量的硼酸装入一干净阳极袋挂入镍缸内即可,不可直接加入槽内;

⑥镀镍后建议加一回收水洗,用纯水开缸,可以用来补充镍缸因加温而挥发的液位,回收水洗后接二级逆流漂洗;

⑦药品添加计算公式:

硫酸镍(单位:公斤)=(280-X)×槽体积(升)/1000

氯化镍(单位:公斤)=(45-X)×槽体积(升)/1000

硼酸(单位:公斤)=(45-X)×槽体积(升)/1000

(九)电镀金:

分为电镀硬金(金合金)和水金(纯金)工艺,镀硬金与软金槽液组成基本一致,只不过硬金槽内多了一些微量金属镍或钴或铁等元素; ①目的与作用:金作为一种贵金属,具有良好的可焊性,耐氧化性,抗蚀性,接触电阻小,合金耐磨性好等等优良特点;

②目前线路板电镀金主要为柠檬酸金槽浴,以其维护简单,操作简单方便而得到广泛应用;

③水金金含量控制在1克/升左右,PH值4。5左右,温度35度,比重在14波美度左右,电流密度1ASD左右;

④主要添加药品有调节PH值的酸式调整盐和碱式调整盐,调节比重的导电盐和镀金补充添加剂以及金盐等;

⑤为保护好金缸,金缸前应加一柠檬酸浸槽,可有效减少对金缸的污染和保持金缸稳定;

⑥金板电镀后应用一纯水洗作为回收水洗,同时也可用来补充金缸蒸发变化的液位,回收水洗后接二级逆流纯水洗,金板水洗后即放入10克/升的碱液以防金板氧化;

⑦金缸应采用镀铂钛网做阳极,一般不锈钢316容易溶解,导致镍铁铬等金属污染金缸,造成镀金发白,露镀,发黑等缺陷;

⑧金缸有机污染应用碳芯连续过滤,并补充适量镀金添加剂。

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0 引言

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件,同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备,它的效率高于普通机床的2~3倍,要充分发挥数控机床的这一特点,必须在编程之前对工件进行工艺分析,根据具体条件,选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。本文从生产实践出发,探讨和总结一些数控车削过程中的工艺问题。

1 数控加工工序的划分

在数控机床上加工零件,工序比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序,常用的工序划分原则有以下两种。
  1. 保证精度原则
    数控加工具有工序集中的条件,粗、精加工常在一次装夹中完成,以保证零件的加工精度,当热变形和切削力变形对零件的加工精度影响较大时,应将粗、精加工分开进行。
  2. 提高生产效率的原则
    数控加工中,为减少换刀次数,节省换刀时间,应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后,再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程,用同一把刀加工工件的多个部位时,应以最短的路线到达各加工部位。
实际生产中,数控加工常按刀具或加工表面划分工序。

2 车刀刀位点的选择

数 控加工中,数控程序应描述出刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削中,工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状,但在程序编制中, 只需描述刀具系统上某一选定点的轨迹即可。刀具的刀位点即为在程序编制时,刀具上所选择的代表刀具所在位置的点,程序所描述的加工轨迹即为该点的运动轨 迹。
在数控车削中,从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点,但为了方便编程和保证加工精度,刀位点的选择有一定的要求和技巧。在数控加工中,刀位点的选择一般遵循以下规则:立铣刀应是刀具轴线与刀具底面的交点:球头铣刀是球头的球心:钻头应是钻尖:车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心,刀具刀位点在选择时应注意:
  1. 选择刀具上能够直接测量的点,刀位点与刀具长度预调时的测定点应尽量一致:
  2. 在可能的情况下,刀位点应直接与精度要求较高的尺寸或难于测量的尺寸发生联系:
  3. 所选择的刀位点能使刀具极限位置直接体现于程序的运动指令中:
  4. 编程人员应有习惯性的刀位点选择方法,不宜多变:
  5. 所选定的刀位点,在刀具调整图中应以图形标示。

1
图1 端槽刀刀位点的选择

1
图2 分层切削时刀具的终止位置

1
图3 等背吃刀量试切法

如图1所示端槽刀,采用刀具预调仪对刀时,测量P1点比测量P2点方便,所以选择P1为刀位点比P2好,但若刀具位置的调整和补偿是以试切法确定,而且环槽小圆的加工精度高于大圆精度,则选择P2为刀位点比P1好。

3 分层切削时刀具的终止位置

当 某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时,从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如图2所示,设以90°主偏角的刀具分层 车削外圆,合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(e=0.05)。如果e=0,即每一刀都终止在同一轴向位置上,车刀主切削刃就可能受到 瞬时的重负荷冲击。如分层切削时的终止位置作出层层递退的安排,有利于延长粗加工刀具的使用寿命。

4 “让刀”时刀补值的确定

对 于薄壁工件,尤其是难切削材料的薄壁工件,切削时“让刀”现象严重,导致所车削工件尺寸发生变化,一般是外圆变大,内孔变小。“让刀”主要是由 工件加工时的弹性变形引起,“让刀”程度与切削时的背吃刀量密切相关。采用“等背吃刀深度法”,用刀补值作小范围调整,以减少“让刀”对加工精度的影响。 如图3所示,设欲加工的外圆尺寸为A,双面余量为2t。试切削时,取t值的一半作为切削时的背吃刀量,试切削在该表面的全长上进行,试切削后,程序安排停 车,测量该外圆尺寸是否等于A+t,按出现的误差大小调整刀具的刀补值,然后继续运行程序,完成精加工走刀。由于精加工过程与试切削过程采用相同的背吃刀 量和同样的切削速度和进给速度,切削抗力相同,工件相应的弹性变形相同,所输入的刀补值刚好能抵消“让刀”所产生的变形,保证车削工件的尺寸精度。

5 车削时的断屑问题

数 控车削是自动化加工,如果刀具的断屑性能太差,将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题,首先应尽量提高刀具本身的断屑性能,其次应合理选择 刀具的切削用量,避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中,最理想的切屑是长度为50~150mm,直径不大的螺卷状切屑,或宝塔形切屑,它们 能有规律地沿一定方向排除,便于收集和清除。如果断屑不理想,必要时可在程序中安排暂停,强迫断屑:还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可 转位刀片时,可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧:车内孔时,则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。

6 可转位刀具刀片形状的选择

与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断屑和排屑性能好:同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。
数控车削中广泛采用机夹可转位刀具,它是提高数控加工生产率,保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀片种类繁多,使用最广的是菱形刀片,其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有80°、55°和35°三类。
80° 菱形刀片刀尖角大小适中,刀片既有较好的强度、散热性和耐用度,又能装配成主偏角略大于90°的刀具,用于端面、外圆、内孔、台阶的加工。同时,这种刀片 的可夹固性好,可用刀片底面及非切削位置上的80°刀尖角的相邻两侧面定位,定位方式可靠,且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关,转位精度较 高,适合数控车削。
35°菱形刀片因其刀尖角小,干涉现象少,多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。

7 切槽的走刀路线

较深的槽型,在数控车床上 常用切槽刀加工,如果刀宽等于要求加工的槽宽,则切槽刀一次切槽刀位,若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型,则应分多次切入。合理的切削路线是:先切中间,再 切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径,左右两刀切下时,当刀具接近槽底,需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削, 就不能为这两段圆弧的走刀创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致,仍以中间先切一刀为好,因这一刀切下时,刀刃两侧的负荷是 均等的,后面的两刀,一刀是左侧负荷重,一刀是右侧负荷重,刀具的磨损还是均匀的。机夹式的切槽刀不宜安排横走刀,只宜直切。

8 小结

数 控加工的程序是数控机床的指令性文件,数控机床受控于程序指令,加工的全过程是按程序指令自动进行,数控加工程序不仅包括零件的工艺过程,还要 包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程,数控加工的工艺更加详细,其工艺方案的好坏直接影响机床效率的发挥和零件加工质量,在实际生产中应 特别重视。

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金属粉末喷射成型技术(MetalPowderInjectionMolding,简称MIM)是将现代塑料喷射成形技术引入粉末冶金领 域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是:首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(~150℃)用喷射成形 机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优 异,生产成本低等特点,其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此,国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命,被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
美国加州Parmatech公司于1973年发明,八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术,并得到迅速推广。特别是八十年代中 期,这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展,每年都以惊人的速度递增。到目前为止,美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技 术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极,并且表现突出,许多大型株式会社均参与MIM工业的推广,这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川 崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司,其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直 追美国。到目前为止,全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作,MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域,被世界冶金 行业的开拓性技术,代表着粉末冶金技术发展的主方向MIM技术。
金属粉末喷射成型技术是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科透与交叉的产物,利用模具可 喷射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件,能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品,并可直接批量生 产出零件,是制造技术行业一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点,而且克服了传统粉末冶金工艺制 品、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点,特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。工艺流程粘结剂→混炼→喷射成 形→脱脂→烧结→后处理。
粉末金属粉末
MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm;从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm的较粗的粉末。

有机胶粘剂
有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒,使混合料在喷射机料筒中加热具有流变性和润滑性,也就是说带动粉末流动的载体。因此,粘接剂的选择是整个粉末的载体。因此,粘拉选择是整个粉末喷射成型的关键。对有机粘接剂要求:
1.用量少,用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性;
2.不反应,在去除粘接剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应;
3.易去除,在制品内不残留碳。
把 金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起,使各种原料 成为喷射成型用混合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性,因而影响喷射成型工艺参数,以至最终材料的密度及其它性能。喷射成形本步工艺过程与塑料喷射成 型工艺过程在原理上是一致的,其设备条件也基本相同。在喷射成型过程中,混合料在喷射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料,并在适当的喷射压力下注入模 具中,成型出毛坯。喷射成型的毛坯的微观上应均匀一致,从而使制品在烧结过程中均匀收缩。

萃取
成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘接剂,该过程称为萃取。萃取工艺必须保证粘接剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐地排出,而不降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。烧结烧结能使多
孔的脱脂毛坯收缩至密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关,但在许多情况下,烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大、甚至决定性的影响。后处理对于尺寸要求较为精密的零件,需要进行必要的后处理。这工序与常规金属制品热处理工序相同。
MIM工艺的特点MIM工艺与其它加工工艺的对比
MIM使用的原料粉末粒径在2-15μm,而传统粉末冶金的原粉粉末粒径大多在50-100μm。MIM工艺的成品密度高,原因是使用微细粉末。MIM工 艺具有传统粉末冶金工艺的优点,而形状上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的。传统粉末冶金限于模具的强度和填充密度,形状大多为二维圆柱型。
传统的精密铸造脱燥工艺为一种制作复 杂形状产品极有效的技术,近年使用陶心辅助可以完成狭缝、深孔穴的成品,但是碍于陶心的强度,以及铸液的流动性的限制,该工艺仍有某些技术上的困难。一般 而言,此工艺制造大、中型零件较为合适,小型而复杂形状的零件则以MIM工艺较为合适。比较项目制造工艺MIM工艺传统粉末冶金工艺粉末粒径(μm)2- 1550-100相对密度(%)95-9880-85产品重量(g)小于或等于400克10-数百产品形状三维复杂形状二维简单形状机械性能优劣,MIM 制程和传统粉末冶金法的比较压铸工艺用在铝和锌合金等熔点低、铸液流动性良好的材料。此工艺的产品因材料的限制,其强度、耐磨性、耐蚀性均有限度。

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(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

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(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

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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.

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在 数控加工中常遇到孔的加工,如定位销孔、螺纹底孔、挖槽加工预钻孔等。采用立式加工中心和数控铣床进行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工,则较为困 难,在深孔加工中除合理选择切削用量外,还需解决三个主要问题:排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。本文将从编程方面讨论解决有关深孔加工的主要问题。

一、深孔加工的编程指令及自动编程

1. 深孔加工指令格式

大多数的数控系统都提供了深孔加工指令,这里以FANUC系统为例来进行叙述。FANUC系统提供了G73和G83两个指令:G73为高速深孔往复排屑钻指令,G83为深孔往复排屑钻指令。其指令格式为:

式中 X、Y——待加工孔的位置;
Z——孔底坐标值(若是通孔,则钻尖应超出工件底面);
R——参考点的坐标值(R点高出工件顶面2~5mm);
Q——每一次的加工深度;
F——进给速度(mm / min);
G98——钻孔完毕返回初始平面;
G99——钻孔完时返回参考平面(即R点所在平面)。

2.深孔加工的动作

深孔加工动作是通过Z轴方向的间断进给,即采用啄钻的方式,实现断屑与排屑的。虽然G73和G83指令均能实现深孔加工,而且指令格式也相同,但二者在Z向的进给动作是有区别的,图1和图2分别是G73和G83指令的动作过程。

图1 G73指令动作过程

图2 G83指令动作过程

从图1和图2可以看出,执行G73指令时,每次进给后令刀具退回一个d值(用参数设定);而G83指令则每次进给后均退回至R点,即从孔内完全退出,然后 再钻入孔中。深孔加工与退刀相结合可以破碎钻屑,令其小得足以从钻槽顺利排出,并且不会造成表面的损伤,可避免钻头的过早磨损。

G73指令虽然能保证断屑,但排屑主要是依靠钻屑在钻头螺旋槽中的流动来保证的。因此深孔加工,特别是长径比较大的深孔,为保证顺利打断并排出切屑,应优先采用G83指令。

3. 常规自动编程方法

这里以MasterCAM V9为例,其钻孔参数设置对话框如图3所示。

图3 钻孔参数设置对话框

(1)高度参数

高度参数包括Clearance(安全高度)、Retract(参考高度)、Feedplane(下刀位置)、Top of stock(工件顶面)和Depth(切削深度)等。

安全高度是指在此高度上刀具可以在任何位置平移而不会与工件或夹具发生碰撞;参考高度为开始一个刀具路径前刀具回缩的位置,参考高度应高于下刀位置;下刀 位置是指当刀具在下刀位置之上先快速下降,当下降到该位置后再以慢速接近工件;工件顶面是指工件上表面的高度值;切削深度是指最后的加工深度。

(2)钻孔参数

根据孔加工方式的不同,可设置的参数个数也不同,各参数的含义如下:

Lst Peck——第一次啄钻深度;
Subsequent Peck——以后每次的啄钻深度;
Peck Clearance——啄孔间隙;
Chip Break——退刀量;
Dwell——刀具暂停在孔底部的时间;
Shift——设置退刀时离开孔表面的距离。

(3)自动编程产生的程序段

由图3对话框中设定参数值所产生的程序段为:

N110G98G83Z-150.R2.Q5.F90

比较对话框设定参数与所产生的程序段,可以看出:

1)程序段中产生了第一次啄钻深度值Q5,“以后每次啄钻深度值”和“啄钻间隙值”两参数不起任何作用;
2)G73和G83指令在钻孔时孔底动作均为快速返回,不会产生暂停的动作,即Dwell设定值在此程序段中没有得到体现。而在实际加工中,当钻头退出 时,钻屑在冷却液冲刷下会落入孔中。这种情况尤其会发生在对钢料的加工中。当钻头再次进入后,它将撞击位于孔底部钻屑。钻屑在刀具的作用下开始旋转,将钻 屑切断或熔化。因此,在必要时应暂停加工来清理吹净钻屑。

3)若加工台阶深孔,如图4所示,其加工工艺一般是先加工直径为20的孔,然后再钻底部直径为10的孔。然而用G83指令加工底部直径为10mm的深孔时,将在直径20mm的长度上造成较大的时间浪费。

图4 台阶孔

二、编程技巧

鉴于存在上述几个缺陷,我们将钻孔参数设置对话框中的Lst Peck参数设置成65,而Subsequent Peck的参数设置成5,Dwell设置成0(即不延时)。同时打开后置处理文件,将Usecanpeck项的Yes,改成NO,则产生如下程序:

%O0000(文件名)
(PROGRAM NAME - T1)(程序名)
(DATE, Day-Month-Year - 26-04-04TIME, Hr:Min - 14:00)(编程时间)
N100G21(公制单位)
N102G0G17G40G49G80G90(XY平面,半径补偿取消,长度补偿取消,固定循环取消,绝对编程)
( 10. CENTER DRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)(刀具说明)
N104T1M6(换刀)
N106G0G90G54X0.Y0.S1145M03M08(调用工件坐标系,刀具移至X0Y0,启动主轴,开冷却泵)
N108G43H1Z50.(长度正补偿,刀具运动至安全高度)
N110Z2.(刀具运动至下刀位置)
N112G1Z-63.F90(第一次啄钻,深度至为Z-63。这段可以删除)
N114G0Z2.(快速退回至R点。此程序段可删除)
N116Z-61.(快速运动至Z-61的位置,留有2mm的啄孔间隙)
N118G1Z-68F90(钻至Z-68的深度,从Z-63钻至Z-68,每次啄钻5mm)
N120G0Z2.(快速退回至下刀位置)
N122Z-66.(快速运动至Z-66的位置,留有2mm的啄孔间隙)
N124G1Z-73.(钻至Z-73的深度,从Z-68钻至Z-73,每次啄钻5mm)
N126G0Z2.
N121G04P2000(延时2秒。此程序段为手工插入)
N128Z-71.
N130G1Z-78.
……

从上面程序中可以看出,第一次啄钻深度即达Z-68的位置,使整个加工过程的时间缩短。但因没有延时,故需用手工对程序进行修改。一般只需要在钻至较深的 位置时插入G04 P2000程序段(延时2秒),使钻头在R点延时足够的时间,以充分冷却钻头,保证钻头有足够的耐用度。

三、结论

通过合理地设置钻孔加工参数和适当地修改后置处理文件,使自动编程产生的程序能满足深孔加工的断屑、保证刀具充分冷却等实际情况。

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