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摘要:本文主要介绍在车床上批量生产偏心工件的装夹，设计了一种专用夹具叫偏心轮车夹具，专门用于批量生产偏心零件，该夹具装夹方法简单方便，效果显著，有较好的经济效益。
关键字: 偏心零件, 夹具

一、引言

偏心零件在机械设备上应用非常广泛，但是偏心零件的加工工艺是比较复杂的，主要问题是比较难把握好偏心距，难达到相应的公差要求，本文就从偏心件加工的难度出发研究设计了一种有效的偏心零件的加工方法。

二、传统加工偏心件的方法

偏心工件就是零件的外圆和外圆或外圆与内孔的轴线平行而不相重合，偏一个距离的工件。这两条平行轴线之间的距离称为偏心距。外圆与外圆偏心的零件叫做偏心轴或偏心盘；外圆与内孔偏心的零件叫偏心套。如图所示。

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在机械传动中，回转运动变为往复直线运动或往复直线运动变为回转运动，一般都是利用偏心零件来完成的。例如车床床头箱用偏心工件带动的润滑泵，汽车发动机中的曲轴等。

偏 心轴、偏心套一般都是在车床上加工。它们的加工原理基本相同；主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工的偏心部分的轴线找正到与车床主轴旋转轴线相重合。 一般车偏心工件的方法有5种，即在三爪卡盘上车偏心工件，在四爪卡盘上车偏心工件，在两顶尖间车偏心工件，在偏心卡盘上车偏心工件，在专用夹具上车偏心工 件。

三、传统车偏心件的工艺分析

1、利用三爪卡盘装夹

（1）车削方法

长度较短的偏心工件，可以在三爪卡盘上进行车削。先把偏心工件中的非偏心部分的外圆车好，随后在卡盘任意一个卡爪与工件接处面之间，垫上一块预先选好厚度的垫片，经校正母线与偏心距，并把工件夹紧后，即可车削。

垫片厚度可用近似公式计算；垫片厚度Ｘ＝1.5e(偏心距)。若使计算更精确一些，则需在近似公式中带入偏心距修正值k来计算和调整垫片厚度，则近似公式为：垫片厚度x=1.5e+k

k≈1.5△e

△e=e-e测

式中：e---工件偏心距；

k---偏心距修正值，正负按实测结果确定；

△e---试切后实测偏心距误差;

e测---试切后，实测偏心距。

（2）偏心工件的测量、检查

工件调整校正侧母线和偏心距时，主要是用带有磁力表座的百分表在车床上进行（如下图（c）右），直至符合要求后方可进行车削。待工件车好后为确定偏心距是否符合要求，还需进行最后检查。方法是把工件放入v型铁中，用百分表在偏心圆处测量，缓慢转动工件，观察其跳动量。

2、利用四爪单动卡盘装夹

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找正步骤是：

①、把划好线的工件装在四爪卡盘上。在装夹时，先调节卡盘的两爪，使其呈不对称位置，另两爪成对称位置，工件偏心圆线在卡盘中央（见上图右）

②、在床面上放好小平板和划针盘，针尖对准偏心圆线，校正偏心圆。然后把针尖对准外圆水平线，如下图左所示，自左至右检查水平线是否水平。把工件转动90°，用同样的方法检查另一条水平线，然后紧固卡脚和复查工件装夹情况。

③、工件校准后，把四爪再拧紧一遍，即可进行切削。在初切削时，进给量要小，切削深度要浅，等工件车圆后切削用量可以适当增加，否则就会损坏车刀或使工件移位。如下图（c）左：

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上述两种方法都是比较常用的加工方法，但是都存在缺点。装夹比较麻烦，不容易找正，容易产生误差。而且不适合批量生产。居于上述缺点，我设计了一种专门用于批量生产的偏心夹具。并且投入了生产，达到了一定的效果。

四、新型专用偏心夹具的设计

偏心轮车夹具主要是用于批量生产偏心零件，下面附有该夹具零件图（如图1）。

装夹时候打表校正Ф60的内孔，保证零件形状位置公差要求。装夹方法是下图夹具的左端装夹工件，通过百分表校正，右端装夹在三爪自定心卡盘上。

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图1 偏心轮车夹具
五、加工实例

利用偏心轮车夹具加工偏心轮，下面是偏心轮的零件图和加工工艺卡：

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图2 偏心轮

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图3 偏心轮零件加工装配图
六、结束语

本 文重点是介绍批量生产偏心工件的装夹方法，并且设计了配套的夹具，通过该夹具进行装夹加工，节省了很多找正的时间，并且精度的要求也提高了很多。利用该夹 具的设计理念我们还可以加工更加多的偏心工件，主要是通过设计不同的偏心距的夹具来进行装夹。偏心轮车夹具的制造简单，因此可以广泛推广，提高经济效益。

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1 引言

在 柴油机气缸盖的加工中，经常会遇到空间角度斜孔的加工问题。在单件小批量生产的情况下，我们通常把工件放在坐标镗床上通过调整万能倾斜台的方法，完成斜孔 的加工。在批量生产的情况，就需要设计钻模或镗夹具来满足生产的需要。下面以气缸盖电热塞孔钻模为例，对空间角度斜孔钻模的设计思路和计算作一些说明。

2 加工位置的获得

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如 图1所示，工件以底面及2-fd定位。为讨论问题方便起见，我们把孔的轴线抽象为一条一般直线，得到图2所示的空间简图。直线MN即为电热塞孔轴线， O1O3、O2O4分别为两定位销孔轴线。要把MN调整到可加工的正确位置(即把MN调整为铅垂线)，工件需经两次旋转(水平旋转和倾斜旋转)。首先，把 MN所在平面r沿顺时针旋转a角，记为r'。显然，r'为一侧垂面。然后，在平面r'内，把MN沿逆时针旋转b角，此时，MN变为铅垂线。这样，便得到了 加工位置。显然，根据以上分析，我们可以这样认为，只要工件在一倾斜角为b的斜面上沿与水平线成a角的位置放置，就能得到正确的加工位置。

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3 夹具的设计与计算

根 据以上分析，我们设计了图3所示的钻模。该钻模为盖板式钻模，采用一面两销定位、螺栓压板夹紧机构夹紧。钻模板19通过转动轴16可在钻模板支承板10中 转动，钻模板支承板10通过定位销17、螺钉18固定在立臂15上，立臂15通过定位销和螺钉固定在夹具体1上。众所周知，加工空间角度斜孔时，工件的定 位调整、工艺计算比较复杂，极易出错。因此，为方便加工和保证装配精度，装配后钻模板与夹具体进行组合加工。这样，需要在夹具体上加工出2-fd1工艺孔 (其轴线与待加工孔轴线重合)，作为组合加工时的找正基准孔和对刀工艺孔(见图4)。这样，避免了钻套轴线与定位孔轴线间繁杂的空间计算。问题的关键便转 化为夹具体的设计计算。夹具体的设计计算包括以下两个方面：

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1. 夹具体 2.支承板 3.螺母 4.支柱 5.弹簧 6.压板 7.双头螺柱 8.螺母、锥面垫圈、球面垫圈 9.菱形销 10.钻模板支承板 11.可换钻套 12.钻套螺钉 13.衬套 14.圆形销 15.立臂 16.转动轴 17.定位销 18.螺钉 19.钻模板 20.螺钉
图3 钻模

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图4 夹具体上的2-d1工艺孔
(1)工艺孔和定位销孔之间的位置尺寸L1'、L2'的计算。

(2)为便于工艺孔的加工，还需要计算两工艺孔连线在水平面内的投影角q以及两工艺孔间的距离a在水平面内的投影距离a'。

L1'、L2'的计算

L1'、L2'的计算见图5。双点划线表示支承板，厚度为H。

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在DENN'中，NN'=H，∠ENN'=b，

∴EN'=NN'tgb=Htgb

在DEFN'中，∠N'EF=a，

EF=EN'cosa=Htgbcosa，

N'F=EN'sina=Htgbsina

∴L1'=EG=EF+FG=

Htgbcosa+L1

L2'=FF1=N'F1－N'F=L2－Htgbsina

q和a'的计算

q和a'的计算见图6。AB表示两工艺孔在夹具体斜面上的连线，距离为a。DB为AB在水平面内的投影，距离为a'。BC为夹具体斜面与水平面的交线，则∠ABC=a。过AD线作BC的垂面ACD，则∠ACD=b。

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在DABC中，∠ABC=a，∠ACB=90°，AC=BCtga

在DACD中，∠ACD=b，∠ADC=90°，DC=ACcosb

在DBCD中，∠BCD=90°

∴tgq=DC／BC=ACcosb／BC=tgacosb，q=arctg(tgacosb)

同样，我们可求得d=arcsin(sinasinb)

∴a'=BD=ABcosd=acosd

在实际的生产中，空间角度斜孔的倾斜方向可分为四种类型。针对不同的倾斜方向，可以根据以上的思路画出不同的空间简图，推导出不同的计算公式。

4 结束语

根 据以上思路设计的夹具，避免了其他设计方法的复杂的空间角度换算，得到较好的加工工艺性。该夹具已在生产中得到成功的应用。当空间角度斜孔的精度要求较高 时，还可以去掉立臂和钻模板，以2-fd1工艺孔找正，在坐标镗床或加工中心上加工。在空间角度斜孔的加工方面，以上的设计思路和计算方法不失为一种简便 可靠的好方法。

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摘 要：高速切削技术是近十多年来发展最为迅速的先进制造技术之一。文章在论述高速切削技术发展历程和特点的基础上，着重研究了高速切削技术中的刀柄结构，包 括HSK、KM及CAPTO，并比较了常用的BT刀柄与HKS、KM刀柄的拉紧特性。对高速旋转所带来的特殊的动平衡问题及其执行标准也作了叙述。

1、概述

高 速切削是一个相对概念，并且随着时代的进步而不断变化。一般认为高速切削或超高速切削的速度为普通切削加工的5～10倍。可以从不同的角度对切削速度进行 划分，如从加工工艺的角度看，高速切削加工范围为：车削700~7000m/min；铣削300~6000m/min；钻削 200~1100m/min；磨削150~360m/min。也可以根据被加工材料来确定高速切削的范围，如加工钢材达到380m/min以上、铸铁 700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上。也可以根据主轴转速、功率、锥孔大小、和平衡标准来划分，如按主轴的 Dn值划分，高速主轴的Dn值一般为500000~2000000；对于加工中心，可按主轴锥孔的大小来划分：50号锥—— 10000~20000r/min；40号锥——20000~40000r/min；30号锥——25000~40000r/min；HSK锥—— 20000~40000r/min；KM锥——35000r/min以上。而根据ISO—1940，高速主轴的转速至少要超过8000r/min。 1978年CIRP切削委员会将高速切削定为500～7500 m/min[1][2][3]。

研究表明：随着切削速度的提高，切削力会降低15～30％以上，切削热量大多被切屑带走，加工表面质量可提高1～2级，生产效率的提高，可降低制造成本20％～40％。所以高速切削意义不仅仅是得到较高的表面切削质量[2]。

国 外对高速切削技术的研究比较早，可以追溯到20世纪60年代。目前已应用于航空、航天、汽车、模具等多种工业中的钢、铸铁及其合金、铝、镁合金、超级合金 （镍基、铬基、铁基和钛基合金）及碳素纤维增强塑料等复合材料的加工，其中以加工铸铁和铝合金最为普遍。加工钢和铸铁及其合金可达到500～1500 m/min，加工铝及其合金可达到3000～4000 m/min[3]。

我国在高速切削领域方面的研究起步较晚，20世纪80年代才开 始研究高速硬切削。刀具以高速钢、硬质合金为主，切削速度大多在100～200 m/min，高速钢在40 m/min以内。切削水平和加工效率都比较低。近年来，虽然对高速切削技术已有比较深的认识，进口的部分数控机床和加工中心中也能达到高速切削加工的要 求，但由于刀具等原因，高速切削技术应用也较少。目前主要在模具、汽车、航空、航天工业应用高速切削技术稍多，一般采用进口刀具，以加工铸铁和铝合金为主 [3]。

高速切削技术主要分为两方面，一方面是高速切削刀具技术，包括刀具材料、刀柄和刀夹系统、刀具动平衡技术、高速切削数据库技术、 检测与监控系统等；另一方面是高速数控机床技术，包括机床整机结构的静动热态特性、电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统的高速及高加速度性能、轴承 润滑系统、刀具冷却系统等。本文重点谈谈高速切削技术中的刀柄结构。

2、典型的刀柄结构及其特性

一般切削最常用的是BT刀柄，而高速切削用得比较多的是HSK刀柄。

BT 刀柄的锥度为7：24，转速在10,000r/min左右时，刀柄－主轴系统还不会出现明显的变形，但当主轴从10,000 r/min升高到40,000 r/min时，由于离心力的作用，主轴系统的端部将出现较大变形，其径跳由0.2 m左右增加到2.8 m左右。刀柄与主轴锥孔间将出现明显的间隙（见图1），严重影响刀具的切削特性，因此BT刀柄一般不能用于高速切削[3]。

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图1 高速下离心力造成BT刀柄－主轴系统变形
HSK刀柄锥的结构形式与常用的BT刀柄不同，它是一种新型的高速锥型刀柄，采用锥面与端面双重定位的方式（见图2），在足够大的拉紧力作用下，HSK 1：10空心工具锥柄和主轴1：10锥孔之间在整个锥面和支承平面上产生摩擦，提供封闭结构的径向定位。

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图2 HSK的双重定位结构
平面夹紧定位防止刀柄的轴向窜动。HSK短锥柄部长度短（约为标准BT锥柄长度的1/2）、重量轻，因此换刀时间短。在整个速度范围内，HSK锥柄比BT（7：24）具有更大的动、静径向刚度和良好的切削性能。分为A、B、C、D、E、F型（见图3）。

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图3 HSK结构形式
国 内采用DIN6989b－1中的A型和C型标准，如 HSK50A、HSK63A、HSK100A等。HSK50和HSK63刀柄的主轴转速可达25,000 r/min，HSK100刀柄可达12,000r/min，精密平衡后的HSK刀柄可达40,000r/min。随着转速增加，径向刚度将有所降低，见图 4。

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图4 HSK与BT锥柄主轴转速与径向刚度关系比较
KM刀柄是1987年美国 Kennametal公司与德国Widia公司联合研制的1:10短锥空心刀柄（见图5），其长度仅为标准7:24锥柄长度的1/3。由于配合锥度比较 短，且刀柄设计成中空结构，在拉杆轴向拉力的作用下，短锥可径向收缩，所以有效地解决了端面与锥面同时定位而产生的干涉问题。

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图5 KM刀柄的结构
研究表明：与BT刀柄相比，HSK刀柄与KM刀柄具有更加优越的静刚度和动刚度，其中由于KM刀柄的拉紧力与锁紧力明显大于HSK刀柄，所以KM刀柄的性能最优。它们的结构及性能比较见表1。

刀柄型号 BT40 HSK-63B KM6350
刀柄结构及主要尺寸


锁紧机构


柄部结构特征 7:24实心 1:10空心 1:10空心
结合及定位部位 锥面 锥面+端面 锥面+端面
传力结构 弹性套筒 弹性套筒 钢球
拉紧力/kN 12.1 3.5 11.2
锁紧力/kN 12.1 10.5 33.5
过盈量/μm — 3~10 10-25

3、其他高速刀柄结构

高速切削在实际生产中使用得越来越多，但其高速刀柄的结构并不象BT刀柄那样通用，许多方面还没有形成标准，所以高速刀柄的形式多种多样，如Sandvik公司生产的CAPTO刀柄就很特殊，其刀柄为三棱体锥，而不是常见的圆锥型，锥度为1:20，见图6。

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图6 Sandvik公司的CAPTO刀柄
由于三棱锥的表面比较大，所以刀具的表面压力低、不易变形、精度保持性比较好。另外由于该结构不需要传动键就可以实现正反两个方向的转矩传递，所以消除了由于键和键槽引起的动平衡问题。见图7、图8。当然也带来了成本高，与其他现有刀柄不兼容等缺点。

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图7 CAPTO刀柄承受弯矩的情形

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图8 CAPTO刀柄承受扭矩的情形
4、高速刀柄的平衡技术

由 于刀体里存在缺陷，或刀具设计不对称，或刀具进行过新的调节，都有可能引起刀具系统的不平衡。高速旋转的刀柄如果不平衡量太大不仅会引起主轴及其部件的额 外振动，还会引起刀具的不规则磨损，缩短刀具寿命，降低零件的加工质量。一般在6000 r/min 以上就必须平衡，以保证安全。

旋转部件的不平衡量ψ是指质量重心偏离旋转轴心的量，即：

ψ=em （1）

式中 e——偏心量（mm）；
m——旋转部件的质量（g）。

根 据牛顿第二定律，由于不平衡量的存在，在旋转过程中将产生与速度平方成正比的离心力F。对于旋转体的平衡，国际上采用的标准是ISO1940- 1或美国标准ANSIS2.19，用G参数对刚性旋转体进行分级，G的数字量分级从G0.4到G4000。G后面的数字越小，平衡等级越高。在该标准中， 允许的不平衡量U（g•mm）为：

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式中 G——G等级量，每单位旋转体质量所允许的残余不平衡量（g•mm/kg）；
m——旋转部件的质量（kg）；
n——主轴转速（rpm）；
9545——常数。

对不同机床的动平衡要求：普通机床的旋转件G6.3；普通刀柄和机床传动件G2.5；磨床及精密机械旋转件G1.0；精密磨床主轴及部分高速电主轴G0.4；6000rpm以上的高速切削刀具和刀柄系统必须使动平衡≤G2.5。

高速切削刀具系统的动平衡措施有：装平衡环、内装动平衡机构的刀柄（通过调整补偿环移动内部配重的位置以补偿不平衡量）、增加材料或去除材料。

在使用过程中，一定要注意并不是平衡等级越高越好，还要考虑到经济性成本问题，更好的平衡是与加工精度相当。一般认为只要整个不平衡力小于切削力，则进一步的平衡不大可能改善切削质量。

Sandvik 公司是国际刀具制造业大亨，他们对刀具平衡问题也做了相当深入的研究，并指出现在在机床上执行的ISO1940-1标准具有不合理性，一是该标准原先是针 对电厂涡轮机的刚性转子而制定的，并不是针对机床主轴和刀具系统制定的；二是该标准对机床来说过于严格，执行起来并不经济。

5、结束语

目 前市场上性能优越且应用量比较大的高速刀柄主要是HSK和KM。但KM刀柄的应用主要在美国市场，就德国的HSK刀柄而言，不仅生产量大，应用普遍，而且 得到了国际上的广泛认可，世界各国大部分机床公司在生产高速机床时都将HSK作为首选刀柄，国内在开发、生产和应用高速刀柄的过程中也基本与此趋势相一 致。就目前高速刀柄技术的发展趋势来看，可以预见今后在刀柄带平衡装置和减振装置、多功能智能型刀柄、整个刀具系统的全自动平衡系统等方面将有较大的发展 空间；而在应用方面将着重解决刀具结构与形式的统一、采用双面定位系统、提高各元件的制造精度、提高总体的平衡精度等问题。高速切削技术的发展及其应用将 为我国制造技术水平的提高发挥更大作用

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！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool..com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

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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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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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在经过改造的正交车铣机床上，采用高强度钢工件材料，进行了车铣刀具磨损强度实验，分析了车铣切削用量对刀具磨损强度的影响。研究表明，在影响车铣刀具磨损的切削用量中，切削速度对车铣刀具的磨损强度影响最大；以车铣刀具的磨损实验为基础，以切削速度为变量，建立了车铣高强度钢的刀具磨损强度模型。

0、前言

车铣技术[1]是为满足高生产率和高质量这两大目标而发展起来的一种先进制造技术。因此，车铣工艺技术成为当今世界，特别是工业发达国家的研究热点。采用车铣代替车削、铣削，可以更有效地采用现有刀具材料或单纯车削不能采用的刀具材料来加工各种工件材料，以及实现对各类回转体及薄壁类零件的加工。它具有加工效率高、加工精度高、刀具寿命长、切削平稳、不存在断屑问题等优点，可以完成通常单独用车或铣难以实现的加工。金属切削刀具的磨损，直接影响刀具寿命的长短、生产成本、生产效率的高低和加工质量的好坏等；切削过程中的各种物理现象，如切削力、切削热、系统振动等，也大多与之有密切关系[2]，因此，研究车铣的刀具磨损对于丰富车铣理论与实践应用，均具有十分重要的意义。

1、 车铣技术及特点

国外车铣技术研究主要集中在德国、美国和日本等工业发达国家，研究领域涉及车铣原理、车铣运动学及动力学、车铣表面质量和刀具磨损等。车铣不是单纯的将车和铣两种加工手段合并到一台机床上，而是利用车铣合成运动完成各类表面的加工[3]。车铣按铣刀与工件的相对位置可分为轴向车铣、正交车铣和一般位置车铣。

正交车铣由于铣刀与工件的旋转轴线相互垂直，在加工外圆表面时由于铣刀的纵向行程不受限制，且可以采用较大的纵向进给，因此它是加工大型回转体和长轴类零件的一种高效方法。如图1所示[3]，正交车铣的切削用量包括切削速度、铣刀沿着轴向的进给速度、轴向进给量、切向进给量（铣刀每齿进给量）和切削深度等[3]。

图1正交车铣的主要运动

图2 改造后的正交车铣机床

图5 切削速度为396m/min时的前刀面磨损形态(500×)

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虚拟机械加工技术（Virtual machining）已诞生很久了，随着科学技术的进步，三维计算机辅助设计被广泛应用于产品设计，在工程作业设计、加工工序设计及产品组装程度等方面， 需要开发计算机辅助技术，特别是在计算机辅助工程（CAE）方面，采用有限元法（FEM）来预先解析研究与产品性能相关联的构造、热传导性以及利用计算机 辅助制造（CAM）确定刀具运动轨迹的编程技术，均已渗透到工程的各个领域而被有效利用。

切削加工仿真技术的发展动向包括两个方面，其一是开发NC仿真软件，借以显示刀具运动轨迹，并判断刀具、刀夹与工件及其夹具是否产生干涉。

在 进行立铣加工时，最基本的任务是切除刀具切削刃包络面通过部分的被加工材料，使保留下来的部分成为已加工面。完成这类加工所用的软件应包括如下内容：刀 具、刀具夹头、工件、夹具等的协调，机床主轴的构成及其可工作的范围，能真实地仿真机床和刀具的动作等。特别是近几年来，由于五坐标切削加工的不断增加， 在实际加工前应进行NC仿真的重要性日益突出。这类NC仿真软件中，有不少软件具有极为优异的性能，如可从金属切除体积计算出加工效率；根据金属切除体积 来判断切削加工是否产生过载；如果负荷固定，由于进给速度过高而产生过载，仿真软件可调整进给速度，防止过载产生，并可缩短切削加工时间等。

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图1 从设计到生产的计算机辅助技术
切 削加工仿真技术的另一发展动向是研究解析切削加工过程中的物理现象，如被加工材料因塑性变形而产生热量，被切除材料不断擦过刀具前刀面形成刀屑后被排出， 以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并将这一系列切削过程通过计算机模拟出来，目前能达到这种理想目标的产品还为数不多。 Third Wave Systems公司的“AdvantEdge”是采用有限元法对切削加工进行特殊优化解析的软件产品，与用于构造解析的有限元法程序包比较，其最大优点是 用户界面优良，机械加工的技术人员能方便地进行解析。美国Scientific Forming Technologies公司的“DEFORM”是锻造等塑性变形加工用有限元法解析程序包，最近已被转用于切削加工。

切削过程是切屑、 被加工材料的弹性变形和塑性变形的变形过程，与冲压、锻造等塑性变形比较，变形速度（单位时间产生的变形量）非常大，由此产生的塑性变形能量和前刀面上由 摩擦产生的能量将引起发热，从而使温度大幅度升高，刀尖在连续而狭小的范围使被加工材料破坏、分离成切屑和已加工面等，这是切削过程的显著特征。而这些现 象彼此间存在复杂的相互影响。

如果用有限元解析方式，需输入下列内容：被加工材料特性及摩擦状态等物理特性；切削条件及刀具形状等边界条 件。通过有限元解析刚性方程，可输出切削力、剪切角、切削温度等带有切屑生成状态特征的量化参数，在此过程中，无需建立数学模型或提出假设。根据有限元解 析的结果，还易于将切屑生成过程、应力、变形等物理量实现可视化。

要获得高精度解析结果，最为重要的输入内容是反映被加工材料应力——变形关系的材料特性，而材料特性的获取是极为费力的工作。今后，随着计算机功率的增大，这种切削过程的物理仿真技术将会逐渐普及。能否迅速普及的关键在于能否及时向用户提供所需的被加工材料的材料特性。

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图2 切削过程的物理仿真
按需开发切削加工仿真技术软件

目 前，许多科技人员正在进行生产工程中最基础的切削加工技术的研究，其中多数研究的目的是在弄清楚加工现象的同时，对加工过程进行预测。如果这些研究内容实 现了系统的计算机软件化，就意味着能形成一个切削仿真技术软件。如东京农工大学机械学院的实验室就正在进行几种预测性的有关切削加工仿真技术软件的研究。 图3是工艺流程和实用仿真的简图，它采用了横向和纵向相匹配的研究体系，横向与产品设计到加工工序相对应；在纵向上越往上，实用性越好，往下则不仅是实用 性，还包括加工现象的解析和实现可视化。

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图3 工艺流程和实用仿真简图
1．刀具信息数据库和解析仿真技术并用的切削条件选择系统。

在 实际的切削过程中，不应照搬工具厂提供的推荐切削条件，而应根据机床、工具系统、工件装卡等具体情况，反复进行试切削来修正切削条件。同时还应将过去加工 中积累的行之有效的参考数据输入数据库，在有效利用这些数据的同时，借助解析方法使切削条件达到最佳化；对于没有参考数据的新的切削加工，则应开发与此相 关的切削条件选择系统。图4为该系统示意图。该系统中把振动、加工精度、刀具升温、刀具寿命、残余应力等设定为解析内容，在解析的基础上，就能选择出最佳 的刀具和调整切削条件。

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图4 数据库和解析仿真并用的切削条件选择系统
本系统的数据大致分为三个部分：刀具信息数据、工具系统组成、切削条件。在切削条件中可积累有效的切削加工技术参数。

本 文拟用图例表示平头立铣刀加工的最佳铣削效率和最佳化侧面的形状误差。根据数据库选择所需刀具和刀夹，采用图5所示的模式来预测由立铣刀和刀夹的弯曲度及 卡头和主轴锥度结合部分的旋转变化所导致的加工误差。切削力的预测采用刀尖处的切削力乘以比切削抗力的模式。这是一种最简便的的方法，但却得到了如图6所 示的切削力波形与实测值一致的良好结果。计算出每一瞬间由切削力引起的刀具挠曲量，将其和形成已加工面的切削刃位置的位移相连就能得到已加工面的形状。与 大规模有限元法的计算比较，计算时间是非常少的，输入刀具信息和切削条件信息，就能容易地仿真加工误差。

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图5 由切削力引起的弯曲和加工误差

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图6 切削力的预测
尽管数据库里已具有确实适应的切削加工条件，人们仍希望进一步减少加工误差，提高加工效率。图7所示的实例表明，用这种仿真和实现最佳化方式来修正切削条件是完全可能的。

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图7 最佳化的切削条件修正
2．立铣刀加工时的刀具温度

立铣刀加工时刀具温度的解析实例见图8。

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主轴转速：1000r/min 进给量：0.1mm/z 径向切深：2.0mm 轴向切深：5.0mm
图8 立铣刀加工时的温度解析
近 年来，高速铣削已很普遍，由经验得知，它适用于小切深、大进给的铣削条件，而把握最佳条件却相当困难。铣削加工与车削加工不同，前者属于断续切削，在加工 过程中，刀具升温和冷却高速地反复进行。由于热传导给刀具——切屑接触部分是断续进行的，必须根据这一特征来解析刀具温度的变化。热传导量对预测精度影响 很大，但不需要对切屑生成状态的变形和热解析相联系进行大规模计算，因此可快速获得解析结果。对于加工效率相同的一些条件，解析最高温度的结果示于图9。 切削速度、切深、进给的组合将影响最高温度，当加工效率一定时，提高进给速度，刀具温度就会降低，温度降低往往会使进给速度的提高达到极限，而提高进给速 度，加工表面就会变得粗糙。因此，如果能很好地平衡粗糙度和温度的关系，就能够选择到两者相互平衡的切削条件。

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图9 切削效率相同时刀具温度的比较(材料切除率：2000mm3/min)
3．用有限元法进行切削过程的物理仿真

在 用有限元法进行切削过程的物理仿真中，作为切削条件输入的内容包括：切削速度、切削厚度、刀具前角、刀具后角、工件材料特性等。对这些参数进行解析后，就 能获得切削力、切屑形状、刀具和切屑上的温度分布、应力分布、形变分布、残余应力分布等物理特性输出结果。图10所示为温度分布、应变分布的解析实例。

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图10 切削过程仿真的结果

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图11 动态切削过程的仿真
这 种仿真对特殊切削状态(如动态切削)也是适用的。切削成波形表面的波形切除过程(wave removal)和刀具边振动边切削的波形生成过程都显示出在切屑厚度变薄的过程中，剪切角变小、变形集中而产生大的变形。在这样的动态切削过程中，剪切 角发生变化，与此相对应的是切屑生成的变形范围大小也发生变化，因此切削力与刀尖的切削厚度不成正比。图12为与刀尖切削厚度的变化，由与刀尖切削厚度的 变动相对应的剪切角度变化图可知，即使刀尖切削厚度相同，振幅增大时比振幅减小时的剪切角还大，利萨如(Lissajou)图形下方呈凸半月形。根据这样 的解析结果，才能使现象的可视化及理解成为可能，从而开发出更为实用的高精度近似解析法。

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图12 动态切削中剪切角的变化
另外，对于材料特性不同的复合金属材料的切削加工，以及象超声波振动切削那样的刀具在切削方向边振动边断续切削等加工，均可采用物理仿真技术进行解析。图13为铁素体和珠光体以层状分布时的解析实例。

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图13 层状组织的切削
由于各层分布的位置不同，切屑卷曲的状态有很大的差异。如果在材料设计中能够有效应用物理仿真的解析结果，就有可能实现不依靠断屑槽来进行切屑处理。

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图14 振动切削和常用切削的切削力
由图14可知，在超声波振动切削中切削力减小，是因为振动切削的振动频率大大高于刀具——被加工材料系统固有振动频率。这种解析所获得的切削力是断续作用在刀具和切屑间的力，假设没有摩擦减小等其它因素的影响，这种切削力和通常的切削是一样的。

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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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在模具制造工艺中，采用硬质材料铣削加工技术可以取代某些最昂贵和最费时的加工步骤，可消除或大大减少电极铣削、EDM加工、磨削、抛光、在压力机上的逐点修整等工作。

在“核桃壳”内加工

硬 质材料铣削技术是高速加工技术的一个分支。高速加工技术的核心是以紧密的步距进行多道轻微切削加工，从而使加工面上只留下极微小的刀具加工痕迹。其目标是 为了使加工面大大减少对后续加工的要求。对于刀具而言，为了达到有效的切屑负荷，刀具进给速度和主轴速度必须大大提高，以便超过传统加工工艺中应用的正常 加工速度，因此将该工艺命名为“高速加工”。高速进给也使刀具的走刀量大大提高，因此加工工件的速度要比采用传统的方法更快。

硬质材料铣 削技术又比高速加工的概念前进了一步。高速轻型切削与高速主轴相结合的方式可有效地加工淬硬状态下的钢材，这样可保持材料原有的特性。同时，采用小直径圆 头端面铣刀进行紧密步距间隔的高速加工，其所加工的表面光洁度接近手工打磨和抛光的水平。因为钢材是在淬硬的情况下加工的，因此无需后面的热处理、消除应 力或磨削等工序。更重要的是，这一工艺也可以代替许多加工费用极高的EDM加工工艺。

采用硬质材料铣削加工技术的另一优点是可以保证十分 精密的公差尺寸（±10mm），这一点对于模具加工来说是弥足珍贵的。加工后的模具不需由人工逐点修整，而且由于加工后达到无需手工修整的程度，模具的几 何形状完全与CAD设计模型相吻合。而且模具配合面的加工也达到了无需任何修整的水平。其概念是沿着分型线，一般在模腔一端，精确地稍微加工一点，使其略 低于公称尺寸。这样，当模具两半闭合时，可使模具接触面之间留出一点间隙，但该间隙非常小（一般只有0.2mm），这样，在注塑时可以让一部分塑料流出 来，不过模具仍然能有效地保持闭合状态。而且，当熔融的塑料注入模具时，这一间隙也可以让空气从缝隙中排除出去，不需要事先通风。角落上的小接触垫块继续 保留这一间隙，否则闭合面之间就不能互相接触。一般来说，这些配合面之间的干扰问题必须在逐点修整和匹配过程中解决，现在就不存在这一问题了。在模芯和模 腔闭合时，因有了这一间隙，消除了表面之间的相互影响，因此分型面完全得到了保护，所生产的零件不会出现飞边。

从刀尖上提高效率

掌 握硬质材料铣削技术可能是一种挑战。了解硬质材料铣削技术的方法就是要懂得如何去保护刀具的刀尖。集中力量，努力使刀具的刀尖能够安全有效地进行切削。将 这一切有条不紊地进行管理，那么端铣刀的刀尖就能与加工的材料融合在一起，自由地进行切削加工。如果系统中的任何一部分受到忽视或中断，那么刀具的刀尖就 会遭殃，整个工艺就会失败。

以端铣刀工作的问题为例，以下列出了应当注意的几项主要因素：

1、 刀具

一 般采用圆头端铣刀进行粗加工、半精加工和精加工。带有两条排屑槽的圆头端铣刀专门用于精加工，在硬质材料铣削加工中，这些精加工用的刀具非常关键。作为精 加工用的圆头端铣刀必须满足两个关键的要求：刀具必须具有一个近乎完美的半径和实际上毫无瑕疵的切削刃。刀刃的半径精度必须极高，这样，无论是高或低的排 屑槽都不会引起金属排屑的不平均状态，以免影响几何形状、降低表面质量和刀具使用寿命，车间内用于精加工的端铣刀，其半径精度至少应达到±10mm。偶尔 也使用过0.3mm直径的圆头端铣刀，其半径精度为±5 mm。

排屑槽的切削刃必然会出现一些微量的切屑、断裂或其他不规则形状。出现这 些缺陷说明它们在接触工件时，发生加速磨损现象。这种情况会导致出现比较粗糙的光洁度，缩短刀具的使用寿命。刀具的使用寿命是一个非常关键的因素，因为当 机床处于无人化操作时，车间完全依赖于端铣刀能工作到所期望的期限。

OSG公司和NS工具公司一类的供货商可以提供满足上述规格要求的刀 具，但其价格要比标准的刀具高得多。使用这一质量等级的刀具是绝对必要的，费用不应成为一个问题。这些刀具是模具加工的基础，使用它们可省去模具的抛光工 序和对模具的逐点修整工艺，在硬质材料铣削加工工艺中，添置这些刀具是十分重要的投资。

2、刀柄

刀柄可以对端铣刀的半径 和刀刃质量起到保护作用。采用热套安装的刀柄带有HSK接口，可提供最好的保护。采用热套夹紧的方法，其偏置量极低，优于现今任何一种夹紧方法，使刀具的 偏心旋转减低到最低程度。因为偏置误差会导致刀具一个排屑槽的过量切削，增加那个排屑槽上的切削负荷，从而缩短刀具的使用寿命。HSK接口是一种强制性使 用的接口，因为与其他锥套夹持方式相比，它更加坚固耐用、精度更高，可更安全地夹紧到主轴上。

3、主轴

正如刀柄用于保护 端铣刀的刀刃和精密的半径，主轴用于保护刀具和刀柄组件的整体性。当然，主轴的设计还应具有硬质材料铣削加工所需要的高速旋转性能。控制主轴所产生的热量 和振动是非常重要的。直接驱动的主轴（不通过齿轮或皮带传动）及其内冷方式专门适用于硬质材料的铣削加工。

4、机床的结构

在探讨这类机床的主轴问题时可以与机床的整体结构分开讨论，尽管它们都属于机床不可分割的一部分。毫无疑问，硬质材料铣削加工对机床的刚性要求非常高。当然，其整体精度也非常重要。

这类机床的某些结构特点不同于通用型机床，其中包括：配有重型基座和立柱（这类机床的重量超过9.08t）；配有中心冷却主轴；主轴箱中安装线性滚子轴承；双重支承的丝杠。

最重要的是应当尽量降低机床的震动和累积误差，这些因素可能会影响到刀具的切削精度，因此对每一因素必须严格控制。

编程软件

然而，一台刚性良好、反应灵敏的机床，其性能取决于NC的编程输入。在硬质材料铣削加工中，编程输入对驱动CNC的刀具运行轨迹则有一定影响。

当 加工淬硬的材料时，为了保证安全、精确定位切削，刀具理想的圆角半径和刀刃是很重要的，但还得依赖于机床“平稳的运行”。正因为这个原因，大部分CAM软 件都不适于硬质材料的铣削加工。生成刀具运行路线的算法不是专为这种硬质材料铣削加工所设计，因为后者要求按公差平稳、精确地运动，允许模具车间绕开模具 制造工艺的全部加工步骤。

由日本人开发的CAM-TOOL编程软件可以根据直接从几何形状所取的测量点，来计算刀具的加工路线。实际上， 这些点可通过数学规定的、最适配这些点的曲线连接起来，然后用直线段将分布于轮廓图网眼中的每一个三角形的中心点连接起来，然后将它们相互对照。由于所产 生的路径是一系列的曲线，因此刀具加工路线中定义的运动在短线段创建的方向上缺乏陡峭的变化。试图让带有微米级反馈分辨率的机床沿着这些线段运动，一定会 产生不良的效果，使加工的刀具处于危险的境地。

集中全部优势

当刀具的刀尖与编程软件的连接链不存在任何薄弱环节时，硬质 材料铣削加工技术就能达到预期的可靠目的。正是由于这一原因，无人化操作才变得切实可行。然而，对硬质材料的铣削加工，日常使用的无人化操作模式并不是一 个选项或是作为一种奖励。机床几乎24h不停运转的目的是为了支付机床本身的代价，以便回收投资。无人化操作更体现了机床低劳务投入和高产出的目标。而且 这一工艺也替代了钳工几百个小时的模具打磨和逐点修整等需要支付高昂劳务费用的工作。

对于购置模具的客户而言，其好处是显而易见的，因此 他们如此迫切地希望硬质材料铣削加工技术应该成为模具制造商必不可少的一项加工工艺。在模具制造工艺中，采用硬质材料铣削加工技术可以取代某些最昂贵和最 费时的加工步骤，可消除或大大减少电极铣削、EDM加工、磨削、抛光、在压力机上的逐点修整等工作。由于这一原因，硬质材料铣削加工是一项关系到模具车间 成败的关键技术。

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！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool..com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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高温合金具有优良的高温强度、热稳定性及抗热疲劳性能，因此它广泛应用于航空航天、船舶、核工业、电站等行业，例如现代燃汽涡轮发动机的燃烧室、涡轮导向叶片与工作叶片、涡轮盘及涡轮转子结构件、航空发动机盘件、环形件等高温转动部件等等。

高 温合金是最难加工的材料之一，如果45#钢的加工性为100%，则高温合金的相对加工性仅为5%～20%，其切削加工的特点有：①切削力大，是普通钢材的 2～4倍。高温合金含有许多高熔点金属元素，构成组织结构致密的奥氏体固溶体，合金的塑性好，原子结构十分稳定，需要很大能量才能使原子脱离平衡位置，因 而变形抗力大。②切削温度高，最高可达1000℃左右。高温合金导热系数小，仅为45#钢的1/4～1/3，刀具与工件间摩擦强烈而导热性差，故切削温度 高。③加工硬化严重，表面硬度比基体硬度高50%～100%。④塑性变形大，在室温下的延伸率可达30%～50%。⑤刀具易磨损，常见的有扩散磨损、边界 磨损、刀尖塑性变形、月牙洼磨损及积屑瘤。由于这些特点，切削高温合金的刀具材料应具有高的强度、高的红硬性、良好的耐磨性和韧性、高的导热性和抗粘接能 力等。

高速钢刀具材料是较早用于加工高温合金的刀具材料，现在由于加工效率等原因正被像硬质合金这样的刀具材料所替代。但在一些成形刀具 以及工艺系统刚性差的条件下，采用高速钢刀具材料加工高温合金仍是很好的选择。另一方面，加工效率是一种综合的评判，高速钢刀具切削速度低，在某些特定条 件下其损失的效率可以通过采用大的切削深度来弥补，因为高速钢刀具材料有更高的强度和韧性，且刃口可以更锋利，产生的切削热更低，加工硬化现象更轻。

用于加工高温合金的高速钢，常有钴高速钢、含钴超硬高速钢和粉末冶金高速钢等高性能高速钢。

在 高速钢中加入适量的钴后，由于钴可促进奥氏体中碳化物的溶解作用，可以提高高速钢的热稳定性和二次硬度，高温硬度得到提高；同时钴还可促进高速钢回火时从 马氏体中析出钨或钼的碳化物，增加弥散硬化效果，因而能提高高速钢的回火硬度，从而提高高速钢的耐磨性。在高速钢中增加钴量可改善其导热性，特别是在高温 时更为明显，这有利于切削性能的提高，在相同条件下，刀刃温度可减小30～75℃。同时钢中加入钴后，可降低刀具与工件间的摩擦系数，并改善其加工性。如 车削高温合金GH132，采用W2Mo9Cr4VCo8(M42)，工件D=33mm，n=180r/min，ap=2mm，f=0.15mm/r，油 冷，切削长度300mm，后刀面磨损0.2～0.3。粉末冶金高速钢是用细小而均匀的高速钢结晶粉末，在高温(1100℃)、高压(100Mpa)下直接 压制成的刀具。这种工艺完全避免了碳化物的偏析，在相同硬度条件下强度比熔炼钢提高20%～80%，硬度则随着密度加大而提高，组织均匀，高温硬度比熔炼 钢高 0.5～1.0HRC，因此有较好的切削性能。如在其中加入适当的碳化物(如TiC、TiCN、NaC等)，可增加耐磨性、耐热性，这更有利于高温合金的 切削加工，如在加工航空发动机镍基合金GH37叶片上的孔时，粉末冶金高速钢FT15(FW12Cr4V5Co5)钻头可钻9孔，而M42只能钻1～3 孔。在镍基合金的火箭发动机零件上铣削螺纹，用9/2＂的硬质合金螺纹铣刀能够加工5件，用粉末治金高速钢CPM76(美)螺纹铣刀则可以加工33件。

硬 质合金刀具材料也已广泛应用于高温合金的加工。由于加工高温合金切削力大，切削温度高并集中在刀刃附近，容易产生崩刃和塑性变形现象，因而通常采用韧性和 导热性较好的 K类和高温性能好的S类合金。碳化物晶粒的平均尺寸在0.5µm以下的WC-Co类硬质合金(超细颗粒硬质合金)，其硬度可达HRA90～93，抗弯强度 为2000～3500Mpa，由于其硬质相和钴高度分散，增加了粘结面积，提高了粘结强度，在高温合金的加工中表现出优异的切削性能。如用含 WC89.5%、Co10%、Cr3C2 0.5%、晶粒尺寸小于0.2µm、密度14.5、抗压强度为3700Mpa的超细晶粒合金(HRA91.5，sbb=2800Mpa)可以将镍基合金 GH141方棒(152mm×152mm×7100mm)车成圆棒，在Vc=42m/min，f=0～3.5mm/r条件下，一次走刀车完全长。

PVD 涂层硬质合金已被证明可有效加工高温合金。经过PVD涂层工艺，能在刀具表面涂覆一层很薄的TiAlN层，所以特别适用于对锋利切削刃的涂覆，这一点对高 温合金加工尤为重要。PVD涂层刀片涂层温度低，保持了基体的高强度，而且能给刀具切削刃表面提供一个可防止高温合金切削中最容易产生裂纹的压应力，而没 有减少刀具韧性，所以它能提供一个密度高、金相组织均匀的涂覆表面，极好地延长了刀具寿命。如伊斯卡CNMG120408-TFIC908是一种细颗粒基 体TiAlN PVD涂层刀片，用于加工GH4169，Vc=50m/min，f=0.2mm/r，ap=2mm，寿命为40min。近来，“新型富铝涂层”也已应用于 高温合金的加工，这种AlTiN涂层，“Al”分子的含量增加到65%～80%molAlN，涂层有更高的致密度和高温硬度。“Al”分子在AlTiN涂 层中最为活泼，切削时，它与空气中的氧结合在刀具表面形成一层氧化铝保护膜，其结果是在不牺牲韧性的前提下，极好地提高了涂层的红硬性。如伊斯卡的 IC903为含钴量12%的超细颗粒合金，PVD TiAlN涂层，用于中高速加工镍基合金，而新型的富铝涂层合金Al-IC903的寿命是IC903的1～2倍。目前，用于加工高温合金的涂层合金已发展 为由几层组合而成，实践已证明了这种组合比其他任何一种单一涂层在很宽范围的运用时更有效，因此，针对高温合金应用PVD复合涂层或许能成为加工高温合金 的硬质合金新涂层材料的亮点。

陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性能好、耐热性和化学稳定性优良、不易与金属产生粘结的特点，已成为高速切削 高温合金的主要刀具材料之一。氧化铝(Al2O3)基陶瓷(如Al2O3)+TiC)在1200℃时也能保持HRA80的硬度进行切削，所以可以用比硬质 合金高4～5倍的切削速度加工高温合金，如加工因康镍718，Vc=200m/min，f=0.2mm/r。氮化硅(Si3N4)基陶瓷有较高的强度和韧 性(抗弯强度为 900～1500Mpa)、较高的耐热性能(可达1300～1400℃以上)、优良的耐热冲击能力(是Al2O3的2～3倍)和高的导热系数，车削镍基合 金时，切削速度可达300m/min以上。如加工因康镍901硬质合金Vc=310m/min，f=0.16mm/r，寿命4min，而硬质合金刀具的寿 命非常短，Al2O3)陶瓷刀具的寿命也约为2min。如加工因康镍D400mm工件的外圆，用K类硬质合金Vc=19m/min， ap=3.4mm，f=0.23mm/r,每刃可加工0.33件，用氧化硅基陶瓷Vc=172m/min，ap=10.2mm f=0.18mm/r，每刃可加工1件，效率为硬质合金的21倍。

立方氮化硼CBN有高的硬度和耐磨性，其显微硬度为 8000～9000HV，有很高的热稳定性(可达1400~1500℃)，有抵抗周期性高温作用的能力。CBN还有优良的化学稳定性、较好的导热性(是硬 质合金的20倍)和较低的摩擦系数(系数值为0.1～0.3，硬质合金的摩擦系数为 0.4～0.6)，低的摩擦系数和优良的抗粘能力使CBN刀具切削时不易形成滞流和积屑瘤，故适于高速切削高温合金，如加工因康镍718，最佳切削速度为 100～120m/min。

PCBN是在高温高压下将微细的CBN材料通过结合合金元素(TiC、TiN、Al、Ti等)烧结在一起的多 晶材料，含85%～95% 的CBN、粒度为2～3µm的PCBN刀具也可以用来高速切削镍基高温合金，切削速度一般为120～240m/min，进给量 0.05～0.15mm/r，切削深度0.1～3.0mm。

金刚石有极高的硬度和耐磨性、很低的摩擦系数、很高的导热性能，并且切削刃非 常锋利。因金刚石(碳)在钛中的溶解度比在铁中小得多，故其扩散磨损很小，可以用于加工钛合金类高温合金，如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下加工 TC4钛合金，切削速度可达200m/min(K类硬质合金切速20～50m/min)，而且切30min后金刚石刀具几乎没有磨损，若不用切削液，允许 的切削速度也有100m/min。

高温合金优良的性能把问题和费用显现在刀具上，这些难加工材料的切削，与切削普通钢件相比，需要消耗更 多的能量，在切削区产生很高的切削温度，因此需要使用能降低切削温度和耐高温的刀具。要实现高温合金的高效切削，刀具材料的正确选择是第一个重要问题，不 同的刀具材料有不同的适用情况，如钛合金的铣削，K类和S类硬质合金刀具可以是一种正确选择，较好的耐磨性的硬质合金刀具能在合理加工成本下实现较高的切 削效率，但这一合理加工成本是以刀具必须有“很高韧性”或抵抗冲击能力为前提的，而通常硬质合金的脆性远远大于高速钢，因此，在钛合金的加工中，有可能的 是新一代的高速钢将是硬质合金的良好替代材料。另一方面，正如前所述，切削钛合金的复杂、多刃刀具选用高钴高速钢、粉末冶金高速钢等，同样可以高效切削钛 合金，尤其在较小刚性的机床上加工钛合金，高韧性的高速钢刀具可以通过大切深而不是提高切削速度来实现高效切削加工。

高速切削高温合金实 际上是一种高温切削加工，硬质合金在高温下(例如1000℃)与因康镍718等高温合金一样硬度会显著下降，刀具在很短的时间内失效，而在此温度下CBN 仍保持常温的硬度和强度，从而可较容易地加工已经变软的工件。陶瓷刀具也有同样的表现。但这些刀具的应用有一个前提：机床-工件-刀具工艺系统要有足够的 动力和刚性，而且工件以及机床要能承受高的切削热和大的切削力带来诸如变形的影响。

当然，刀具材料只有和合理的几何参数，好的刀具结构，合理的使用方法等因素完美结合才能充分发挥出其应有的性能。

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弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（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

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

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.