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文章来源：刀网论坛
　　丁杰
赵杰 张振金
(辽宁石油化工大学，抚顺113001)
　　摘要　　阐述了高速切削加工技术在数控机床中的应用现状，对比
国际和国内的区别，高速切削机床的要求及其特点，发展趋势。
　　关键词　　高速切削;加工中心;先进的制造技术
　　1引言　　随着人
们环保意识的提高及加人世贸组织后发达国家针对我国没置的绿色壁垒，客观上要求机械产品在制造时尽可能少地消耗能源和污染环境。而机械切削是机械制造中消
耗能源和污染环境的最大来源，所以人们有针对性地提出了绿色切削(绿色制造)的概念。所谓绿色切削就是指消耗尽可能少的刀具材料、切削液、加工时间和电
力，尽可能少地污染环境，来达到某种特定的切削目的一种切削方式。由于高速切削的特点决定了高速切削可以节省切削液、刀具材料、切削工时，从而极大限度地
节约自然资源，极大限度地减少对环境的污染，保护环境，提高生产率和产品质量，达到“绿色切削”的目的。
　　2高速切削机床的国内外现状
　
　高速切削加工是一项综合性的高新技术。实现高速切削加工，机床的高速化是首要条件和最基本因素，高速加工机床是提供高速加工的主体。因此，开发和研制性
能优良的可使机床执行部件带动刀具或工件获得极高工作速度的高速机床是发展高速切削加工的重中之重。现代数控机床和加工中心的高速化已成为机床发展的主要
方向和特征之一。
全文下载高
速切削加工技术在数控机床中的应用http://tech.86cut.com/techfiles/file/6fa3c3f3-fa0e-45ac-bb2b-8a333f373294.pdf
 
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、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、航空機械鉸刀、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！！
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
Welcome to BW
tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting
tools. We focus on what you need and endeavor to research the best
cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve
wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic,
machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would
like to solve every problem from you. Please feel free to contact us,
its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace
cutting tool、hss
drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition
Diamond )’PCBN
(Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end
mills、CVD Diamond
Tools Inserts’PCD
Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD .
POWDER FORMING MACHINE
‘Single Crystal
Diamond ‘Metric
end mills、Miniature
end mills、Специальные
режущие инструменты ‘Пустотелое сверло
‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’
PCD (Polycrystalline
diamond) ‘Frese’POWDER
FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in
grooving floors’V-Cut
PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’
PCD Diamond Tool’
Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould
cutter、Tool manufacturer.
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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
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊
社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富な
パリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
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。
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.
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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 
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　　席俊杰
1.2
　　(1、 郑州航空工业管理学院;2、中国矿业大学)
　　摘要　　高速切削技术已成为切削加工的主流和先进制造
技术的一个重要发展方向。高速切削较之常规切削是一种创新的加工工艺和加工理念。分析了高速切削技术的特点，研究了高速切削的关键技术：机床技术、
刀具技术和工艺技术。 介绍了高速切削技术在航空航天和汽车制造等领域的发展及应用。
　　关键词　　高速切削; 机床; 刀具; 切削工艺
　
　机械加工技术正朝着高效率、 高精度、 高柔性和绿色制造的方向发展。 在机械加工技术中， 切削加工是应用最广泛的加工方法。 近年来，
高速切削技术蓬勃发展， 已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。 在数控机床出现以前， 用于工件上下料、 测量、
换刀和调整机床等的辅助时间超过工件加工总工时的70%以数控机床为基础的柔性制造技术的发展和应用， 大大降低了工件加工的辅助时间，
切削所占时间比例越来越大。 因此， 实现高速切削成为提高机床生产效率的重要技术手段之一。 目前， 高速切削技术在航空航天、
模具生产和汽车制造等行业已经获得广泛应用， 并产生了巨大的经济效益。 我国是机床消费大国， 已经超过德国， 成为世界第一大机床市场。
高速切削作为一种新的切削加工理念， 对其深入研究具有重要意义。 本文作者着重研究了高速切削的关键技术-机床技术、 刀具技术和工艺技术及其应用。
全
文下载高
速切削的关键技术及应用http://tech.86cut.com/techfiles/file/f93bcb24-482a-435e-8c7a-3022112396e0.pdf
 
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　　李鹏南
1，2张厚安2 张永忠1 胡忠举2
　　(1中国矿业大学；2湖南科技大学)
　　摘要　　实现高速切削加工，刀具材料是
关键。目前国内外用于高速切削加工的刀具材料主要有聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、
TiCN基金属陶瓷和涂层刀具等。本文介绍了这些高速切削刀具材料各自的特点和应用范围，分析了高速切削刀具材料与工件材料的匹配，并阐述了针对常用工程
材料的高速切削加工和刀具材料的合理选择。
　　关键词　　刀具材料， 高速切削，工件， 匹配
　　1引言　　刀具技术是实现高速切削
加工的关键技术之一，一把不合格的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统变得形同虚设，完全不起作用。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的
出现及发展。由于高速切削的切削速度是传统切削速度的5～10倍，因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求，除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，
还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。近30年来，世界各工业发达国家都在大力发展与高速切削相匹配的
先进切削刀具材料，主要是聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具
(CVD)和超细晶粒硬质合金等刀具材料，这些刀具材料品种的增加和性能的提高，促进了高速切削加工技术的发展和应用。
　　研究表明，每一种刀
具材料都有特定的加工范围，不同材料刀具切削加工同一种工件材料时的磨损形态和寿命有很大的不同。因此，在实际应用中存在着刀具与加工对象的合理匹配问
题。本文介绍了国内外用于高速切削加工的主要刀具材料，分析了高速切削刀具材料与加工对象的匹配，并阐述了针对常用工程材料的高速切削加工，如何合理地选
择刀具材料，以期在实际应用中对高速切削刀具的选用和新型刀具材料的研制和开发等方面起一定的指导作用。
全文下载高
速切削刀具材料及其与工件匹配研究http://tech.86cut.com/techfiles/file/51289caf-f260-4891-ab86-8471fc3e00c5.pdf
 
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　　周家林
黄树涛 许立福 彭瑞卿
　　沈阳理工大学
　　摘要　　介绍了SiCp/Al复合材料的特点、应用现状和加工难度，综合评
述了SiCp/Al复合材料高速切削的国内外研究现状，分析了目前存在的主要问题及今后的研究方向。
　　关键词　　SiCp/Al复合材料，高
速切削，切削参数，刀具磨损
　　1引言　　碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有比强度和比刚度高、热膨胀系数小、导热性能好、轻
量化等优异的机械物理性能，并可采用传统加工设备进行二次加工，制备成本较低，是新型复合材料中研究最多、潜在应用前景最广的复合材料之一。
　
　由于SiCp/Al复合材料具有高的比强度和比模量，同时又具有接近于零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，因此在航天领域获得了广泛应用，如用于制造人
造卫星支架、L频带平面天线、空间望远镜和照相机的波导与镜筒、红外反射镜、人造卫星抛物面天线等。在航空工业，美国NASA的LEWIS研究中心正在研
究用金属基复合材料制造先进的航空燃气涡轮发动机;美国DWA特种复合材料公司采用25%
SiCp/6061Al复合材料替代7075Al，用于制造航空结构的导槽、角材等。在交通运输行业，采用MMC材料制造汽车刹车盘已受到欧美国家的高度
重视;德国已成功应用SiCp/Al复合材料取代铸钢，用于制造城铁快车的刹车盘;此外，德国已采用SiCp/Al作为高速列车的刹车部件，使用效果良
好，且明显降低了车厢重量;在国内，哈尔滨工业大学采用铝基复合材料制造的汽车发动机活塞和汽缸已应用于上千台解放牌汽车，取得了很好的效果。
全
文下载
SiCpAl
复合材料高速切削的研究现状http://tech.86cut.com/techfiles/file/05b612f5-8bd0-4f16-91c3-0d1e675ad326.pdf
 
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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
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cutting tool、hss
drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition
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(Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end
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Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD .
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PCD (Polycrystalline
diamond) ‘Frese’POWDER
FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in
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PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’
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（３）鎢鋼エンド・ミル設計
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Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik
Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
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быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC
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文章来源：刀网论坛
　　韩满林1
李一民1 赵威2
　　(1南京信息职业技术学院；2南京航空航天大学)
　　摘要　　应用硬质合金刀具对Ti6A14v
钛合金材料进行了高速车削和高速铣削试验，研究分析了干切削、空气射流及氮气射流条件下的切削温度变化情况。研究结果表明，氮气射流及空气射流条件下的切
削温度明显低于干切削条件下的切削温度，而氮气射流条件下的钛合金高速切削温度则略低于空气射流条件下的切削温度。
　　关键词　　
Ti6A14v钛合金， 高速切削， 切削温度
　　1引言　　钛合金以其优异的综合机械性能已成为航空工业中应用较为广泛的材料之一，然而钛合
金材料较高的化学活泼性和较低的热导率极大地限制了钛合金的切削加工性。特别是在高速切削钛合金材料的过程中，随着切削速度的提高，切削区温度随之升高，
从而加剧刀具磨损。而普通切削速度条件下可以采用的大流量切削液辅助切削方式，则由于高速切削条件下刀具易发生热疲劳破坏而不再适应，而且大流量切削液的
使用还会带来其它一些诸如环境污染等负面影响。
　　为了有效控制钛合金高速切削条件下的切削温升和抑制钛合金的化学活泼性，文献[1]~[5]
利用氮气作为切削介质，开展了一定的研究工作，并取得了良好的切削效果。本文即以上述研究为基础，进行高速切削钛合金时的切削温度研究，重点对比分析氮气
射流、空气射流以及干切削条件对Ti6A14V钛合金高速切削温度的影响，从而为深入分析钛合金高速切削机理、选择有效可行的冷却润滑方式提供必要的理论
和数据支持。
全文下载高
速切削Ti6Al4V钛合金时切削温度的试验研究http://tech.86cut.com/techfiles/file/1a2f9c92-b771-4cee-9600-976df01cc486.pdf
 
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文章来源：刀网论坛
一、滚珠螺杆
的介绍
滚珠螺杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠螺杆副有多种结构型式。按滚珠循环方式分为外循环和
内循环两大类。外循环回珠器用插管式的较多，内循环回珠器用腰形槽嵌块式的较多。
按螺纹轨道的截面形状分为单圆弧和双圆弧两种截形。由于双圆弧
截形轴向刚度大于单圆弧截形，因此目前普遍采用双圆弧截形的丝杠。
按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球
径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。数控机床上常用双螺母垫片式预紧，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。
滚珠螺杆与滑
动杆螺母副比较有很多优点：传动效率高、灵敏度高、传动平稳：磨损小、寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度等。
二、滚珠螺杆在高速数控机床上
的应用
高速加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在航天航空、汽车工业、模具制造、光电工程和仪器仪
表等行业中获得了越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。为了实现高速加工，首先要有高速数控机床。高速数
控机床必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。为了实现高速进给，国内外有关制造厂商不断采取措施，提高滚珠螺杆的高速
性能。主要措施有：
(1)适当加大螺杆的转速、导程和螺纹头数。目前常用大导程滚珠螺杆名义直径与导程的匹配
为：40mm×20mm，50mm×25mm，50mm×30mm等，其进给速度均可达到60m/min以上。为了提高滚珠丝杆的刚度和承载能力，大导程
滚珠螺杆一般采用双头螺纹，以提高滚珠的有效承载圈数。
(2)改进结构，提高滚珠运动的流畅性。改进滚珠循环反向装置，优化回珠槽的曲线参数，
采用三维造型的导珠管和回珠器，真正做到沿着内螺纹的导程角方向将滚珠引进螺母体中，使滚珠运动的方向与滚道相切而不是相交。这样可把冲击损耗和噪声减至
最小。
(3)采用“空心强冷”技术。高速滚珠螺杆在运行时由于摩擦产生高温，造成螺杆的热变形，直接影响高速机床的加工精度。采用“空心强冷”
技术，就是将恒温切削液通入空心丝杆的孔中，对滚珠螺杆进行强制冷却，保持滚珠副温度的恒定。这个措施是提高中、大型滚珠螺杆高速性能和工作精度的有效途
径。
(4)对于大行程的高速进给系统，可采用螺杆固定、螺母旋转的传动方式。此时，螺母一边转动、一边沿固定的螺杆作轴向移动，由于丝杆不动，
可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠螺杆高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活，可实现的转速高。
(5)进一步提高滚珠螺杆的制
造质量。通过采用上述种种措施后，可在一定程度上克服传统滚珠螺杆存在的一些问题。其最大快速移动速度可达60m/min，个别情况下甚至可达90m
/min，加速度可达15m/s2。由于滚珠螺杆历史悠久、工艺成熟、应用广泛、成本较低，因此在中等载荷、进给速度要求并不十分高、行程范围不太大(小
于4～5m)的一般高速加工中心和其他经济型高速数控机床上仍然经常被采用。
三、滚珠螺杆的安装
数控机床的进给系统要获得较高的传动
刚度，除了加强滚珠螺杆螺母本身的刚度之外，滚珠螺杆正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都
适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚
度。
为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。国内目前主要采用两种组合方式。一种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构
虽简单，但轴向刚度不足。另一种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的
结构尺寸。近年来国内外的轴承生产厂家已生产出一种滚珠螺杆专用轴承(如日本NSK，德国FAG），这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力球轴承，与
一般的向心推力球轴承相比，接触角增大到60º，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高了两倍以上，而且使用
极为方便，产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力。
滚
珠螺杆的安装方式通常有以下几种：
(1)双推一自由方式
丝杆一端固定，一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力。这种支承方式用于行程小的短丝杠——优点：较易组装，几何精度影响较小，适用于短螺杆和垂直
螺杆；缺点：作用点间的距离较小，刚性较差。
(2)双推一支承方式
丝杆一端固定，另一端支承。固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以避免或减少螺杆因自重而出现的弯
曲。同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。
(3)双推一双推方式
丝杆两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力，这种支承方式，可以对螺杆施加适当的预拉力，提高螺杆支承刚度，可以部分补偿螺杆的热变形。其
优点是：作用点间的距离较大，刚性较佳；缺点：较易受组合零件几何精度影响。
(4)采用螺杆固定、螺母旋转的传动方式
此时，螺母一边转动、一边沿固定的螺杆作轴向移动：由于螺杆不动，可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠螺杆高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运
动灵活，可实现的转速高。此种方式可以对螺杆施加较大的预拉力，提高螺杆支承刚度，补偿螺杆的热变形。
四、滚珠螺杆螺母的防护和润滑
(1)
滚珠螺杆副的防护
滚珠螺杆副和其它滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠螺杆副在机床上外
露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杆的支承
座上。如果滚珠螺杆副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与螺杆螺纹滚道
相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与螺杆螺
纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。
(2)滚珠螺杆副
的润滑
润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油：润滑脂可采用锂基润滑脂，高速时，建议
使用的润滑油为 40℃时的黏度指数范围32～68 cSt (ISO VG 32～68)(DIN
51519)。低速时，建议使用的润滑油为40℃时的黏度指数范围在90 cSt (ISO VG
90)以上。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。每半年对滚珠螺杆上的润滑脂更换一次，清洗螺
杆上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠螺杆副，可在每次机床工作前加油一次或根据工作要求定时加油。
五、滚珠螺杆在使用时的注意
事项
滚珠螺杆为精密的机械零件组装，所以在使用时需注意下列事项：
(1)因为滚珠螺杆的摩擦很小，如果将没有施加预压（微预压也一
样）的螺杆垂直放置时，螺母会因自重而从螺杆轴上脱落下来，所以垂直使用时，请千万小心。如果螺母脱落螺杆，滚珠会脱落。另外，循环导管等滚珠循环部也有
损坏的危险。若螺母从螺杆上脱落，请与售后技术人员联络。
(2)因滚珠丝杆螺母的循环部（循环导管，端盖等）突出在螺母的外部，请注意不可敲击
和碰撞。
(3)请不要把径向负荷，力矩负荷直接加到滚珠螺杆上。如果作用有径向负荷，力矩负荷，会使螺杆的使用寿命极度降低或导致螺杆运转不顺
畅。
(4)将螺杆同其它机械零件组合安装时，请不要把螺母从螺杆上取出。如果万一必须分开时，请使用比螺杆沟槽低径小1mm的套管作为辅助制
具，将螺母和滚珠一同取下，同时注意不要让滚珠脱落。
(5)滚珠螺杆的螺纹沟槽是经过淬火和研磨加工的，如果将外部零部件强行打入螺杆轴或螺母
边沿时，滚动沟槽上会产生压痕，所以安装零部件时，请注意不要对螺杆或螺母施加过分外力。
(6)如果滚珠螺杆两端的支撑中心轴线和螺母的中心不
同心时，则会对滚珠螺杆产生过分的摩擦阻力，从而产生扭矩增大，发热等现象。使滚珠螺杆出现早期的磨损，大大缩短其使用寿命。因此，安装时一定要校正螺杆
的“三点一线”。另外，安装完后请一定要转动螺杆，使螺母在螺杆的有效行程上移动，确认是否有干涉等异常现象。
(7)最好在螺杆两端加装防撞
器，以避免运转超过行程极限而损伤滚珠螺杆。
六、滚珠螺杆预拉的目的和预拉量
螺杆预拉就是在装配时用螺杆两端的锁紧螺母按要求对螺杆
的长度方向施加一定的拉力以调整螺杆正反螺母的反向紧度，原因是螺杆在运行中温升时，热应力效应会使螺杆伸长，使螺杆的长度变得不稳定。目的是为了有效消
除该部件的弹性变量以期获得平稳的运动精度。否则在微量进给时当滑鞍或工作台的阻尼力大于螺杆及螺母的弹性力矩时工作台不发生位移，随着不断的进给螺杆及
螺母的累积弹性力矩超过工作台阻尼力矩此时的工作台产生冲动位移。虽然总的进给量可能不受影响、但实际的步数、每步的进给量与控制器的输出产生误差，其后
果是严重影响加工精度。
过大的预拉会烧坏支撑轴承，在此建议采用小于5℃的预拉值，但若是滚珠螺杆的直径超过50mm时不适合做预拉，螺杆直径
大就需要大的预拉力，此时就会导致轴承发热而烧坏。因此建议以3℃的温升做为补偿值T的基准（螺杆每1000mm，-0.02~
-0.03mm）。不同的应用需要不同的T值，有关T值的取值请查阅产品技术手册。
七、滚珠螺杆安装完后反向间隙的检测
用手动脉冲发
生器移动相关轴（X,Y,Z），（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合千分表观察相关轴的运动情况。在单向运动精
度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床该轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返
回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1＞d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为
d=0.1mm＞d2＞d3(斜率小于1)；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1)，恢复到机床
的正常运动。
　　八、滚珠螺杆在应用中的故障分析及排除
　　滚珠螺杠故障大部分是由于运动质量下降、反向间隙过大、机械
爬行、润滑不良等原因造成的。下表为滚珠螺杆常见故障以及诊断方法。
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九、结束语：
　　作为一名售后技术应用工程师，我们既要有扎实的综合知识，又要有丰富的实践经
验。在滚珠螺杆安装，调试，检测和故障分析排除时要对问题进行综合考虑。另外，和技术人员要相互交流，合作和相互支持。
 
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、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、航空機械鉸刀、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
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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
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wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic,
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cutting tool、hss
drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition
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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
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ンド・ミル～大型エンド・ミル供給
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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。
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coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space
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sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com 
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類鑚
（Diamond-like Carbon,
DLC）薄膜在過去幾年來，由於其特殊的化合性質，如：良好的場發射性、高光學穿透性、高熱傳導性、高化學抗腐蝕性、優異的摩擦性質與良好的生物相容性，
使DLC薄膜在電、光、磁、熱、機械和生醫應用領域受到相當大的注目。其中陰極電弧沉積與脈衝式雷射沉積，吸引許多研究學者以及工業應用上的注意，主要乃
因為其可以在低溫製程下沉積多種或多層材料，且沉積速率相較於目前工業界常用的濺鍍沉積法快，若能夠克服薄膜品質上的缺點並達到大面積鍍膜的需求，假以時
日應有更大的應用空間。
DLC薄膜形成機制
DLC具有與鑽石相似的優異性質，如硬度，彈性模數和化學抗腐蝕性，不過DLC薄膜是
一沒有晶界而等向混亂的薄膜。它的生產費用遠較鑽石便宜，這針對許多應用有相當大的優勢。DLC薄膜沉積主要是由於碳離子或部分中性碳原子衝擊基材而累積
形成薄膜，DLC之主要的性質是有關於sp3鍵結。DLC薄膜之sp3鍵結給予它許多鑽石本身的機械硬度、化學穩定性以及寬能隙等有利的性質。類鑚碳薄膜
的組成不單單只有非結晶碳（Amorphous Carbons, a-C）也有含氫的非結晶碳（Amorphous Hydrogenated
Carbon,
a-C:H）。圖一為非結晶C-H混合物各種形式組成的三元相圖。由圖一可以大致了解不同鍵結的碳結構，會使得類鑚薄膜性質上產生相當大的差異，這也就是
類鑚薄膜令人著迷之處。
圖
一、非結晶碳氫混合物之鍵結三元圖
DLC薄膜製作技術
沉積DLC薄膜的方法迄今發展相當地多元化，綜合目前比
較普遍的方法如下：
1.離子束沉積法（Ion Beam Deposition Method）
2.濺鍍沉積法（Sputtering
Deposition Method）
3.電漿輔助化學氣相沉積法（ PECVD）
4.陰極真空電弧（Cathodic Vacuum
Arc, CVA）沉積
5.雷射脈衝高電流電弧沉積技術（Laser Arc Deposition）  
DLC薄膜之應用與發
展
一般DLC代表性的特徵有：高硬度、優越的耐磨耗性、表面平滑、摩擦係數小、耐腐蝕性優、近紅外光區的透光率佳以及絕緣性良好等。圖二為DLC
薄膜的特性與用途之簡圖。
圖
二、DLC薄膜特性與應用
我們知道DLC薄膜具有相當高的硬度與耐磨耗性質。因此，目前工業界大量地將此薄膜特性應用
在刀工具以及模具上，提升其使用壽命。圖三乃是類鑚薄膜應用於鑚、銑刀與導軸襯之應用實例。以導軸襯（Guide
Bush）為例，切削量3.2mm，轉速8000
rpm下進行切削，結果可知道鍍DLC薄膜的導軸襯可以切削5000個以上的材料，而沒有鍍DLC薄膜的卻只能切削不到50個。近年來DLC薄膜也有應用
到手錶之外裝以及高爾夫球球杆頭等工業上的材料與商品。
圖
三、類鑚薄膜在加工刀具上之應用
DLC薄膜在生物及醫學方面也有許多研究學者發現其可應用於食物的保存、人造器官的應
用。由圖四可以發現當一般的
PET瓶表面鍍DLC後可以有效阻絕氣體分子從瓶內擴散到瓶外以保持內含物的成分，也能避免瓶外的氣體分子擴散至PET瓶內導致變質，這也證實在溫度效應
下其抗腐敗的效果愈為突顯。
圖
四、DLC鍍膜於PET瓶上，阻絕氣體分子之擴散示意圖
另外，也有部分研究學者在DLC薄膜表面進行氟化作用，發現這
樣可增進表面的血液相容性、疏水性與化學穩定性。部份文獻也已報導氟掺雜到DLC薄膜中，一方面會稍微降低其表面能和薄膜硬度，但對於其他DLC薄膜的特
性卻可以維持。因此，氟化後的類鑚碳（Fluorinated Diamond-like Carbon,
F-DLC）的彈性特徵針對鍍三維醫療裝置有相當大的助益，因此可以被用來作為臨床上冠狀動脈支架、心臟瓣膜、骨科的植入等裝置的鍍層。圖五則為DLC薄
膜應用於人工關節上，因增加其本身的潤滑性可以大幅延長使用壽命。
圖
五、鍍DLC薄膜的人工關節
由於DLC具有良好的絕緣性且DLC薄膜壓應力大。在微機電應用方面，a-C薄膜的壓力感
應性質利用在薄膜感應器（Boss Membrane Sensor）上的a-C應變計電阻器（a-C Strain Gauge
Resistor），其被組裝在（001）矽微加工上，如圖六。
圖
六、微加工之a-C懸臂樑及具a-C應變計之薄膜感應器
近來，DLC薄膜相當多的優異性質逐漸突顯，也使得其應用性廣
泛地延展。不過，大部分的研究與應用都屬於比較實驗性質而小型的，且單一鍍膜材料與鍍膜已經無法滿足目前工業上多元化的應用，因此朝向多層膜、大面積與大
尺寸方向的發展勢在必行。這將使得真空腔體的空間侷限獲得突破，並有效的改善多層膜之間的附著力等。因此，DLC薄膜在工業產業以及生物醫學上的應用與發
展是相當令人期待的。
作者：陳肇英 / 工研院材化所
出處：工業材料雜誌257期
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不少使用者低估了單晶及聚晶鑽石的差異，導致在刀具材質選用上出了不少問
題。筆者仔細分析原因後，發現這個誤解來自於幾個原因

1. 傳統機械加工業將PCD刀具視為鏡面加工的工具
傳
統加工業和光電產業所認為的「鏡面」其實是完全不同等級的﹗因此當傳統加工用的鏡面刀具PCD，要使用在光電產業時，加工出來的結果只能說和狗啃的沒什麼
兩樣。這種認知的差異，經常讓不同產業的人「雞同鴨講」﹗
2. 多數使用者不了解PCD(及CBN)都是燒結而成
PCD
和CBN(或稱PCBN)都是由粉末燒結而成，其間的結合劑比例影響密度(耐磨性)；而粉末的大小則決定了刀刃的平整度。無論研磨術技多好﹐顯微鏡下觀察
都是鋸齒狀﹗
3. 刀具業務誤導
不專業的刀具銷售員動不動把「鏡面」掛在嘴上，完全誤導使用者對刀具
品質的認知。

 
歡
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超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚
石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石。其中PCD和
PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，极大地促进了高速切削加工及先进制造技术的飞速发展，权威机构甚至用这种刀具的应用比例来衡量一个国家加工
技术的先进程度。
1.材料切割
   
商品的复合片一般为直径50～75mm的大圆片，需要通过切割得到所需要的形状，精确的切割还可以减少磨削量。由于磨削复合片时砂轮损耗极大，减少磨削量
对于降低制造成本非常有意义。切割设备一般采用普通电火花线切割机，高精度切割时，采用慢走丝线切割机床。有些立方氮化硼材料(如De
Beers的AMB90)由于不导电，还需采用激光切割。
2.抛光
   
抛光的目的是把刀片的上表面(即刀具的前刀面)抛光成镜面，一般要求达到Ra0.02αμm以下。刀具前刀面抛光后可以减少切屑与前刀面的摩擦与粘结，延
长刀具寿命；同时还可以改善刀刃的平整度与锋利性，提高切削加工的精度。
图1 复合片抛光原理图
   
复合片的抛光使用专门的抛光机，其原理如图1所示。一方面砂轮高速旋转做主运动，同时被抛光的刀片低速转动。一般抛光一块片子的时间为
1.5～2h。为了增加效率，抛光机上有多个保持盘，每个保持盘可夹持多个刀片，从而实现几十片刀片同时抛光。
3.焊接
   
复合片的衬底是硬质合金，刀片焊接实际上是焊接硬质合金。但需要注意的是，金刚石在高温下会氧化和变质，焊接温度要控制在700℃以下，一般选用银基焊料
和与之相适应的焊剂。典型的焊接过程为：表面处理-清洗-焊接-刀具清理。
  
表面处理采用喷砂或SiC砂纸、金刚石砂轮打磨等方法，清除刀杆和复合片被焊表面由于前期加工所形成的各种残留污物。
   
清洗剂一般为去离子或无水酒精，采用声波清洗器可获得最好的清洗效果。清洗后的零件应该用干净的镊子夹持，绝不能用手指触摸，以防止二次污染。
   
最简单的焊接方法是焊枪钎焊，但为了保证钎焊的质量和提高焊接过程的易操作性，多数情况下采用高频感应焊或电阻焊。焊接时先在被焊表面和焊料上涂好焊剂，
加热至焊料熔化，断电后用陶瓷棒将刀坯按压在刀杆的适当位置，直到焊料固化。
   
刀具钎焊好后，用热水清洗残留的多余焊剂，用喷砂或磨削方法清除表面氧化层。
4.刃磨技术
   
PCD与PCBN有很高的硬度，刃磨极为困难。磨削时，砂轮上的金刚石磨粒与刀具之间的作用实际上是两种硬度、性质相近的物质之间的相互作用，与通常的磨
削过程(磨粒硬度远大于工件硬度)具有本质差别，因而其刃磨机理与刃磨工艺有独特的规律。
(1)刃磨设备
   
PCD与PCBN刀具的刃磨一般采用专门刃磨设备，设备生产厂家有英国COBORN公司，台湾KARMAN公司，瑞士EWAG公司和北京迪安公司。
   
机床需具备的功能(见图2)包括：直刃磨削和圆弧磨削，圆弧磨削又包括圆锥后刀面和圆柱形后刀面的形成以及圆锥与圆柱后刀面的组合等。为了实现上述功能，
刃磨机的运动机构包括：
图2 刃磨机床的功能
   
①刀架自身回转，配合显微镜或投影仪精确对准回转中心，得到不同的刀尖圆弧半径；
    ②刀架整体倾斜，得到圆柱后刀面；
   
③砂轮主轴倾斜，得到圆锥后刀面；
   
④主轴横向往复摆动，用于磨削直刃，同时起到抛光的作用，消除磨削沟纹，并可均恒砂轮的磨损，防止砂轮局部出现深沟；
   
⑤刀架高低可调，用于调节刀具与砂轮的相对位置，以适应不同尺寸的刀杆；
    ⑥恒定磨削压力装置；
   
⑦分度与回转夹头，用于复杂形状刀具的磨削；
   
刃磨所用砂轮为金刚石砂轮，但砂轮结合剂有所不同。最常用的有：金属结合剂、陶瓷结合剂和树脂结合剂砂轮。
   
砂轮随金刚石磨粒的尺寸不同，可分为粗磨，细磨，精磨，超精磨等等。粒度范围为M2～4至M40～60。
(2)冷却润滑液
   
超硬刀具磨削时的压力非常大，可达到400N，会产生大量的磨削热，所以冷却润滑液的主要作用是冷却。最简单的配方是水加适量的防锈剂。也可采用成品的精
磨液。
(3)刃磨工艺
    PCD与PCBN刀具的刃磨工艺，具有如下的特点和规律。
   
①砂轮粒度较大时，磨削率高，表面粗糙度值较大；砂轮粒度较小时，表面粗糙值较小，刀具质量更好；
   
②刀具刃磨宜选用较低的磨削速度，砂轮速度较高时，磨除率低，且易使机床产生振动，影响加工精度和表面质量；
   
③磨削压力较大时，磨削率高，但表面粗糙度值也较大。粗磨时，宜选用较大的工作压力，而精磨时，需把磨削压力调整到最小；
   
④刃磨过程中，不时地用细油石修整砂轮，可以提高磨削效率，减少振动，防止刀具表面由于过分挤压而烧伤；
   
⑤对于刀刃质量要求较高的刀具，最后还需进行研磨处理。最简单的研磨方法是采用单晶金刚石的研磨工艺，把粒度为3～6μm或更细的金刚石微粉与橄榄油混合
后涂敷在铸铁盘上，研磨刀具的刀面，可以大大提高刀具刃口质量；
   
⑥PCBN刀具一般需要0.3～0.8mm的刃口钝圆，以增加刀刃强度和减少崩刃，改善刀具的抗冲击能力。负倒棱可以采用专用夹具在刃磨机床上得到，钝圆
可以用金刚石油石手工完成。
5.检验
   
对于PCD与PCBN刀具，在采用上述设备和工艺的条件下，刀具几何角度、尺寸和表面粗糙度要求，一般都能精确保证。检测主要是观察刀刃的质量。可以采用
放大倍数为30～50倍的工具显微镜。普通刀具的刀刃锯齿度可控制在0.02mm之内，对于精度更高的刀具，刀刃锯齿度应小于1～μm。
   
图3、图4所示分别为普通磨削和经过研磨后得到的刀具刃口。
图3 磨削得到的刀刃质量
图4 研磨得到的刀刃质量
 
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source from the internet.
即使对于日常使用的简单物品(如牙刷或洗澡用具)设计人员也越来越多地
采用难加工的具有任意曲面的三维模具。因而，刀具和模具制造业就不得不面临着对用于钢模电火花加工所必需的电极的设计和制造木断提高的要求。人们经常不用
电火花加工的方法而直接通过高速硬铣来加工复杂的三维模具。除了合适的机床和加工工艺外决定性的首先是刀具在硬铣和加工石墨电极时的技术和经济效果。

CAD-
CAM一体化设计

Quattroform股份有限公司，在Ettenheim/Baden的精密模具制造厂专门致力于具有
复杂的三维几何形状的零件的注塑模的加工。这个企业设计和制造特别是用于多色和多组分注塑的注塑模。设计人员通过软盘或远距离数据传输(ISDN)得到要
求的图纸和数据。由此他们从
CAD-AM系统上得到所需注塑模的总图和单个零件图。他们以并行工程的形式也越来越多地与用户紧密地合作进行设计和方案制订，以便优化零件性能、钢模加
工和注塑过程。 CNC程序通过网络到达车间内的数控系统。需要时，机床操作者可以从服务器中调出程序把它输入机床数控系统的存储器
内。如果操作者在机床上对程序进行了优化，那么他便将新的程序通过网络再送回服务器或者工艺和NC编程部门。由此确保始终提供NC程序的现行版本，并可以
为所有参与编程和工艺制订的员工使用。

用CBN硬铣

对于洗澡用具来说，Ettenheim的设计人员和模具制造
者开发了钢制模具。它几乎完全是硬加工而成的。只有铣刀无法到达的、带有小的过渡圆角的部分还用电火花加工。铣削后只需略作手工抛光，以便产生铮亮的表
面。这里硬铣首先具有精度高的优点。 为了确保在注塑时或轻金属压铸时模具在分型面处保持密封，在加工以后这一部位的精度必须高于
0.01mm。在尺寸较小的注塑模中精度必须保持在5µm至3µm范围内。这只有用硬铣才能达到。 这种方法还有这样的优点，即在铣削
时直接形成硬的、封闭表面。取消了为去除因电火花加工后形成的所谓软化层所进行的昂贵的、大多是手工的后续加工。 用带有立方氮化硼
(CBN)刀片的铣刀精加工钢模。图2中所示的铣刀加工碎硬的铸钢时，能在切削速度为600m/min，单齿进给量高达0.2mm的条件下精加工。因此，
模具制造
者推荐可用比普通刀具高的切削速度和单齿进给量进行加工。经验表明这样将达到更长的使用寿命和更好的表面质量。因为CBN刀片易崩裂，必
须尽可能选择连续的。不中断的切削的铣削方案。在精铣和硬铣大表面三维形面时，一般是很容易实现的。

图
1硬铣过的淋浴器喷嘴柄钢模

图
2 用于模具和工具制造的带PCD和CBN镀层的铣刀

图3
Mikron公司用于硬铣石墨及铜电极加工的HSM700高速切削铣床

Lahr公司的CBN刀具可以提供直径3mm至
32mm的环面和球头铣刀。直径12mm以下的圆柱形刀柄由硬质合金制成。这在高速铣削时特别合适，因为一方面硬质合金吸振性好，另一方面在撞刀时刀具脆
性断裂，减小刀具碎片四处飞射的危险。 小直径环面铣刀特别适合于铣削窄而深的沟槽和小的圆角。对于高的表面质量和安全的铣削来说，起
决定性作用的是短的悬伸长度和装夹在精细平衡过的刀杆内(HSK-E)。铣刀安装在液压拉紧或热收缩夹头内。这在径向跳动精度很高的情况下能可靠地传递大
的扭矩。

用聚晶金刚石铣削石墨零件

Ettenheim的模具制造厂利用相同尺寸的带有聚晶金刚石(PCD)刀片
的刀具铣削石墨电极。用硬质合金刀具铣削石墨时，在短时间内或者在较短的切削行程以后，刀刃就已经严重磨损。因此，在铣削一批20件石墨电极时必须较早地
并要经常地更换铣刀。另外，由于刀具切削刃的磨损会导致超过0.01mm的形状误差和几何误差。 因此，许多工艺专家用
PCD铣刀在瑞士 Mikron
Nidau公司生产的高速切削铣床上铣削石墨电极。采用PCD铣刀的主要原因是聚晶金刚石刀具在铣削石墨时有很高的耐磨性。因此，现在可以不用换刀就能一
次加工20件牙刷电极。其中由于刀刃磨损所引起的形状和几何误差保持在小于0.01mm的范围内。 与硬质合金刀具相比，PCD铣刀可
以达到10倍的使用寿命。与目前常用的实体硬质合金的铣刀相比减少5至7次换刀。加工时间只有目前的三分之一至四分之一。可以在700m/min的切削速
度和0.2mm至0.25mm单齿进给量的情况下精铣石墨电极。高速切削铣床精铣一个电极需要约25 分钟。 机床具备一个带PC的数
控系统。10M字节的贮存容量可以贮存很多任意曲面的NC程序。只有1ms的语句更换时间使得有可能在很高的进给速度时铣削。通过计算机操作系统，数控系
统可以通过企业内部网络与其他计算机直接交换数据。标准化的工件安装和在交换工作台上的多工件夹紧有利于缩短辅助时间和准备时间。 尽
管PCD刀具费用较高，Ettenheim的模具制造厂用这种刀具加工还是比较经济。可以取消硬质合金刀具的刃磨和与此有关的场地费用。PCD刀刃非常锋
利，也就是说没有刀棱圆角。这使得精加工可以达到所要求的小于0.01mm的尺寸和几何形状精度，而不需要费用高昂的后续手工加工，通过采用PCD和
CBN刀具加工时间总共可以降低到目前的三分之一至四分之一。

本文作者:孙季初(编译)

 
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目前，PCBN刀具的应用相当普遍，而CBN成形磨削由于设备、刀具的经
济性，普及面不广。如何提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，通过不断的努力，杭齿实现了满足产品零件精度要求的
CBN成形磨削工业应用，在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面均具有较好的经济性。
   
CBN是立方氮化硼英文名称(CubicBoronNitride)的缩写，它是硬度仅次于金刚石的一种人工合成无机晶体材料，广泛地用于机械加工工业。
各工业发达国家都把CBN作为达到高效率、节约能源、超精密和操作自动化加工等目的的重要材料加以发展。
   
专家研究表明：当温度达到700℃左右时，金刚石的硬度会有较明显的下降趋势，而
CBN材料仍能保持相当的硬度。这说明CBN的热稳定性(红硬性)明显优于金刚石。由于铁系金属高温时对碳元素有着很强的亲和作用，因此，由纯碳元素组成
的金刚石不宜用作加工铁系金属的刀具材料。而CBN由硼、氮两种元素组成，高温时不容易和铁系金属发生化学反应，CBN刀具的出现使得对淬火钢的切削成为
了可能。
   
我公司从1996年开始批量生产重型汽车变速器，涉及的部分典型零件经过渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。为了达到零件设计要求，迫切需要应用
CBN刀具来解决传统工艺方法中遇到的加工难题。
   
在工作实践中，我公司对CBN刀具的应用主要体现在两方面：一是采用PCBN刀具车削淬硬钢实现“以车代磨”工艺；二是采用自制CBN磨轮实现CBN成形
磨削的工业应用。
    应用PCBN刀具实现“以车代磨”
    PCBN是聚晶立方氮化硼英文名称
(PolycrystallineCubicBoronNitride)的缩写。由PCBN刀具坯料经过切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切
削性能，主要表现在以下几个方面：
    高硬度和耐磨性
   
CBN的硬度仅次于金刚石，对于可切削黑色金属的刀具材料来说，PCBN刀具的硬度最高。PCBN刀具的耐磨性可以达到涂层刀具和陶瓷刀具的5～10倍，
因此，使用PCBN刀具能够明显减少生产加工中的换刀次数，提高被加工工件的精度与互换性，缩短产品生产周期。
   
良好的导热性和热稳定性
    PCBN刀具在800℃时的硬度仍高于硬质合金刀具和陶瓷刀具的常温硬度，在
1200℃时仍能保持较高的硬度，而且随着温度的升高，其导热系数也随之升高。因此，PCBN刀具能够很好地满足硬态切削、高速切削和干切削时的恶劣加工
条件对刀具材料的要求。
    高的化学稳定性
   
由于CBN的化学惰性特别大，在1200～1300℃时也不会与Fe、Ni、Co
等元素发生化学反应，所以PCBN刀具在切削加工时的化学磨损相对于其它刀具材料较小，可用于加工各种材料的工件。
   
较低的摩擦系数
   
CBN与不同材料间的摩擦系数为0.1～0.3，而且随着切削速度的提高，PCBN的摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，减少切削时的刀屑粘结现象，
有利于提高加工精度以及表面质量。
   
我公司重型汽车变速器中的二轴部件因功能、结构的需要，二轴的多档花键沉割槽、各挡圈槽侧面轴向尺寸精度高，公差范围为
plusmn;0.03～±0.10mm，且均有较苛刻的端面跳动和表面粗糙度要求。零件采用
20CrMnTiHA3材料，渗碳淬火，表面硬度为HRC58～63。由于材料稳定性、热处理技术水平等方面原因，零件在热后往往有较大的变形量。为了达
到设计要求，传统工艺方法往往通过磨削来实现零件热后的精加工工序。该轴形状较复杂，普通磨削设备难以满足加工要求，必须引进专用磨床。但此类设备在国内
外较少生产，而且价格高昂，适用性方面也不理想。
   
经技术资料检索、设备调研和经济技术分析，我们认为硬切削工艺的综合经济指标优于磨削工艺。于是，最终决定采用PCBN刀具硬切削(如图2所示)，实现
“以车代磨”。
    由于硬切削要求加工机床的刚性好、基础稳定、工作轴运动精度高，我们选用了长城机床厂的CK7820数控车床。
   
硬切削的切削力较大，切削温度较高，为保证加工精度、表面质量及刀具寿命，通过多次切削试验，我们选择了合适的PCBN刀具和冷却润滑液，确定了合适的切
削参数，积累了实用的加工经验。
   
“以车代磨”工艺在我公司重型汽车变速器批量生产中的应用，解决了传统工艺难以实现的加工难题，生产效益显著。另外，“以车代磨”工艺产生的切屑可回收处
理，不象传统磨削工艺产生的特殊垃圾难以处理。因此，新工艺的应用对保护环境也是十分有利的。
    CBN成形磨削工业应用
   
CBN砂轮可以高效高质量地高速磨削金属工件，在德国乃至欧洲的磨床上已得到了广泛的应用。应用CBN砂轮的磨削速度已接近于声速，从而大大提高了生产效
率。由于CBN砂轮的损耗非常小，其成型磨削的精度极易保证。但是，CBN砂轮的制作技术却制约着高速磨削技术的发展。因此，如何高精度地制作CBN砂轮
成为了高速磨削技术的关键。
    我公司近年来引进的HOFFLERHELIX400、
Gleason®245TWGThreadedWheelGrinder等高端数控磨床均能很好地实现CBN砂轮成形磨削工艺，但由于综合成本高昂，同类
设备的总体数量又不多，难以形成经济的规模加工能力。
   
我公司自1996年开始批量生产重型汽车变速器时，其中的中间轴由于结构限制，一端齿宽125mm的直齿无法使用普通磨齿设备磨削。为此，我们分析了该零
件的精度要求和现有设备的可用性，提出了一种比较经济的CBN砂轮成形磨削工艺
(如图3、4所示)。首先，我们利用公司内部现有的高精度CNC车床、CNC磨床突破了CBN砂轮基体的加工难题。然后，工艺部门的工程师通过技术文献检
索和技术试验，较好地掌握了CBN镀覆技术(TheElectroplatingProcess)。此外，CBN砂轮的重镀与翻新技术
(TheReplatingandRefurbishment)在保持砂轮重复使用精度的条件下，也保证了砂轮基体的高利用率，降低刀具制造成本。第三，
我们通过改造M8612A花键轴磨床作为专用磨床，节省了高昂的设备投资。第四，通过工艺实验，选用适当的矿物油作为冷却润滑液，并确定了合适的切削参
数。
   
通过上述工作，我们实现了满足产品零件精度要求的CBN成形磨削工业应用。在设备投资、CBN磨轮制造成本和刀具使用寿命等方面，我们现有的工艺均具有较
好的经济性。
    结论
   
PCBN刀具应用目前是相当普遍的，CBN成形磨削由于设备、刀具的经济性，普及面不广。我公司的CBN成形磨削虽然是因陋就简的“土办法”，却具有较好
的经济性。国外进口CBN磨轮、CNC设备的优越性当然是无法回避的，所以我在本文中的叙述更多地强调了“满足产品零件精度要求”的“实用”型工业应用。
    尽管我们在实践中取得了进步，但实际生产中仍然存在许多不足，主要表现在以下四方面。
   
合理使用PCBN刀具，准确判断PCBN刀具的耐用度是关键。
   
有关文献要求在PCBN刀具后刀面磨损标准达0.3～0.5mm(精车时取小值)
时，进行定期重磨为好。但是重磨需要一定的设备和技巧，最好是能引进多功能工具磨床。由于条件所限，我公司目前仍在普通工具磨床上刃磨，就设备、人员技术
素质而言，难以保证刀具的重磨质量；
   
PCBN刀具焊接技术仍需提高，目前仍有10％～30％的刀具损坏是由焊接质量不好所引起；
   
CBN磨轮使用寿命仍有待于提高，其中CBN镀覆技术的切实提高是关键；
    CBN磨轮基体的制造精度仍不能令人十分满意。
 
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No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com /
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source from the internet.
CNC加工知识：CBN刀具材料在数控机床上及不同应用领域的应用。　本
文对PCBN刀具用于高速与超高速切削、硬态干式切削、在数控机床上加工淬火钢加工以及不同应用领域对PCBN刀具材料的要求均有描述。指出，为达到我国
未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关键因素。　　1.引言　　单晶立方氮化硼的颗粒很小，目前人工合成的单晶立方氮化硼的最大粒径为
3mm左右。鉴于培育立方氮化硼大单晶在技术上存在难度，所以，苏联、美国、英国、日本和中国相继研制出聚晶立方氮化硼[1]。
　　聚晶
立方氮化硼可以分为整体PCBN烧结块和带硬合金基体的PCBN复合片。整体PCBN烧结块是由CBN颗粒在高压高温下烧结而成的;PCBN复合片是由
CBN层与硬质合金基体在高压高温下烧结而成的。多晶体的结构使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了单晶存在解理面的缺陷，同时，PCBN具有硬质合金基
体的抗冲击韧性[2]。这些优点使聚晶立方氮化硼的应用广泛，特别是作为刀具材料在切削加工方面发挥了极大作用，被广泛应用于汽车、机床、航空航天、仪器
仪表等制造领域。PCBN刀具可以实现以车代磨，并且刀具寿命比硬质合金刀具提高几十倍到几百倍。随着科技的进步和技术水平的提高，它的应用领域将会不断
扩大。PCBN刀具的1/2用于汽车制造业，约20%用于重型设备(如轧辊等)的加工[3]。
　　2.CNC加工各识，PCBN刀具的应用
　　2.1常用刀具的综合性能
及PCBN刀具的应用范围
　　图1大致说明了几种刀具材料的硬度、耐磨性和韧性、强度的关系，可见理想的刀具材料应位于该图右上角，即应
既具有极高的耐磨性，有利于延长刀具耐用度，同时又具有好的断裂韧性，使得其能够承受大的切削力。
　　PCBN刀具按加工方式分，车削占
60%，镗削占32.5%，端铣占7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬
质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀具，5%替代陶瓷刀具。
　　PCBN刀具按加工方式分，车削占60%，镗削占32.5%，端铣占
7.5%。按加工材料分，淬火钢占65%，铸铁占28%，耐热钢占7%。按替代原加工分，50%替代磨削，30%替代硬质合金刀具，10%替代金属陶瓷刀
具，5%替代陶瓷刀具，5%替代磨加工。
　　PCBN已广泛用于数控机床、多用途机床、自动化、专用高速机床、柔性生产单元或柔性生产系
统为基础的自动化生产线，用于各种高硬度材料(如冷热作工具钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、粉末冶炼金属、马氏体不锈钢、高强度钢、高锰钢、白口铸铁、
奥氏体软铁等)的切削加工[4]。
　　2.2 不同应用领域对 PCBN刀具材料的要求（CNC加工）
　　图2勾画出了
不同应用领域对PCBN刀具材料的要求。硬质钢的加工对PCBN性能要求的范围最广，这是因为硬质钢成分多样和加工材料量大。
　　图2是
不同的应用领域对PCBN强度、抗磨损性和抗化学摩擦性的要求[5]
　　2.3与应用领域相对应的PCBN材料的组成
　
　2.4.PCBN刀具的高速与超高速切削
　　现代切削加工技术的发展趋势是切削加工的高速、超高速发展。高速、超高速加工技术是指采用
超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不
同的切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料的切削速度范围为:铝合金巳超1600m/min，铸铁1500m/min，超耐热镍合金达
300m/min，钛合金达150~1000m/min，纤维增强塑料为
200~9000m/min。各种切削工艺的切削范围:车削为7007000m/min，铣削为300~6000m/min，钻削为200~1100m
/min，磨削为250m/s以上。因此，对刀具适用性和使用寿命提出了更高的需求，而PCBN刀具是迄今世界上最能满足这一要求的首选刀具。
　
　高速切削是一个相对的概念，通常认为，高速加工时切削速度要比常规切削高5~10倍以上。高速切削时随切削速度的提高，切削力降低，切削温度的增加逐渐
缓慢，可以提高生产效率和加工质量，降低制造成本，加快产品的开发周期。一般来说，切削力降低15%~30%以上，表面质量提高1~2级，切削速度和进给
速度提高15%~20%，可降低制造成本10%~15%[6]。
　　高速切削现已广泛用于航天航空、汽车和摩托车、模具、机床等工业中的
钢、铸铁、有色金属及其合金、高温耐热合金以及碳纤维增强塑料等材料的加工，其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。而高速切削是指刀具切削刃相对于零件
表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5~10倍，主要体现在刀具快进、快切、快退三个环节上。
　　2.5
PCBN刀具的硬态干式切削
　　人们普遍认为PCBN刀具硬态干式切削，一方面可以充分发挥刀具优秀的切削性能和金属软化作用，另一方面
加工过程中省去了切削液的使用(通常切削液占加工总成本的16%~20%左右)，为企业带来巨大的经济效益，而且有利于环境保护和工人身体健康，是一种较
为理想的加工方法。
　　然而在干切削带来众多优点的同时，也应看到，干切削加工时的恶劣环境，使工件与刀具都承受着高机械载荷和高热载
荷，工件表面质量必然会受到切削温度的影响，因此要想使干切削技术完全被人们所接受，为了降低表层和亚表层缺陷，获得更好的加工表面质量，适当的冷却润滑
是必要的[7]。
　　Kennametal推出了一种新型的、高耐磨性的、有涂覆膜的PCBN，其型号为KB9610。高速加工硬材料
时，其切削速度至少能提高 20%，因此可获得高的生产率。
　　KB9610的硬质合金基体上的PCBN含有低浓度的CBN，PCBN上
涂有多层铝合金层，这种产品完全可以防止化学磨蚀并且耐高温，KB9610主要用于连续精加工和半精加工淬火材料(HRC>45)、硬的涂层和冷硬
铸铁，吃刀量可达0.5mm[8]。
　　2.6 PCBN刀具用于淬火钢加工
　　用
PCBN刀具实施硬度切削工艺可改变传统切削—淬火—磨削的制造工序，能有效地提高生产效率和降低能量消耗[9]。虽然PCBN刀具在淬硬钢的切削加工中
具有很多优势，但国内没有推广使用这种新型超硬刀具材料，最重要的原因是工厂缺乏对PCBN刀具切削性能和使用技术的了解。
　　PCBN

刀具切削淬硬钢时切削力的特征及其变化规律是衡量PCBN刀具切削性能的重要指标之一。冯吉福，吕智等指出，PCBN刀具切削淬硬高速钢时切削力与切削深
度呈线性上升的关系;主切削力和轴向力和进给量也呈线性上升关系;主切削力和轴向力随切削速度增大而降低;切削深度减小时切削形态从锯齿形切屑向带状切屑
过渡的趋势[10]。
　　2.7 高速切削钛合金
　　钛合金由于高的强度/重量比和较高的抗腐蚀能力，被应用于航空业。
但钛合金的切削速度低、导热系数低以及很容易跟刀具材料发生化学反应等难加工性已成为生产中的辣手问题。实际生产中加工钛合金的切削速度多在
50m/min
以下，因此，钛合金的高速切削加工是当前亟待解决的生产难题，也是当今研究的热点问题。采用PCBN刀具对钛合金TC4进行高速切削的试验表明，PCBN

刀具加工钛合金TC4与硬质合金刀具相比，有着切削力高、表面粗糙度低和刀具寿命长等特点，并且在高速、低进给量、低背吃刀量的条件下，有更长约刀具寿命
和更好的工件加工表面粗糙度。因此，PCBN刀具更适合用作钛合金的精加工[11，12]。
　　3.结语
　　上世纪制造
技术的进步可据两个趋势做出终肯的总结:一是所达到的精度呈指数级增产，二是每隔10年生产率增长2倍。后一趋势主要是由更硬、熔点更高的切割工具的使用
产生的。在过去的25年中，PCBN的应用在很大程度上大与这一趋势相关联。
　　高效切削已经成为现代制造的主流，而聚晶立方氮化硼刀具
在其中扮演着不可缺少的角色。目前，我国刀具制造业还停留在传统的发展模式上，无法满足现代制造业对高效刀具的需求。
　　超硬材料刀具发
展是现代制造业发展的重要基础。美、德、日等世界制造业的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。超硬材料刀具不但推动制造技术发展进步的重要动力，还是提
高产品质量、降低加工成本的重要手段。
　　今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发起来的先进超硬材料刀具一起共同
推动了加工技术的进步，使制造技术进入了现代制造的新时代。
　　由于我国机床工具行业对现代金属切削刀具与传统刀具的差别缺乏足够的认
识，长期以来重主机、轻工具，在发展战略上超硬材料刀具与数控机床的发展严重脱节，使我国超硬材料刀具技术的发展和行业水平与现代制造业的要求相差甚远。

　　超硬刀具的应用程度将取决于技术和经济两方面的考虑。然而有一点是显而显见的，即朝着具有更高生产率、更高切削速度和更低成本的方向
发展。随着更耐磨和更难加工工件材料的增多，各类超硬刀具的应用将持续大量增加。亳无疑问，为达到我未来工业经济的高速发展，超硬刀具的成功应用是一个关
键因素。
 
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