- Mar 17 Mon 2008 17:33
-
Motor paso a paso www.tool-tool.com
- Mar 17 Mon 2008 17:33
-
基于SolidWorks的三维夹具CAD系统研究www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.夹 具作为制造企业中重要的基础工艺装备，广泛应用于加工、检测和装配等制造过程中。夹具设计的效率直接影响到产品的生产准备时间和产品成本。由于市场竞争的 加剧和企业信息化的需要，企业对计算机辅助夹具设讯CAFD淇有强烈的需求。计算机辅助夹具设计(CAFD)是通过计算机软件程序来完成夹具设计计算、结 构设计、总装图和零件图的绘制，及制定出夹具零件的数控加工程序等工作。计算机辅助夹具设计是CAD/CAM系统中一个独立的部分，它和计算机辅助工艺规 程设计(CAPP)共同构成CAD和CAM之间的接口，而它和CAPP又是彼此相互提供信息和作出决策的两个独立的系统。
目前的兰维软件的参数化设计、装配模拟，干涉检验以及有限元分析等功能为计算机辅助夹具设计提供了强有力的技术支持，从而使如何在三维平台下进行夹具设计成为研究的热点。
1、三维CAFD系统结构体系
机 床夹具是山定位元件(或组件)、对刀元件、导向元件(或组件)、夹紧元件(或组件)及夹具体等几个基本单元组成。机床夹具的设计的特点主要体现在:夹具的 各个组成部分可以分别进行设计。与一般的产品设计相比，夹具设计的重构性还是比较强的。因此，CAFD系统主要完成以下几个方面的设计:定位、对刀、导 向、夹紧、夹具体等。每一个设计内容都应包括方案确定和元件选择。在三维设计平台下，计算机辅助夹具设计的过程一般要经历概念设计、技术设计和洋细设计三 个阶段。
夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。根据夹具设计 要求和系统功能分析.将三维CAFD系统分为以下几个功能部分:信息输入功能部分、辅助方案设计功能部分、设计校验功能部分和结果输出功能部分。输入信息 包括:工件信息、工序信息、设备信息三个部分;夹具方案设计需要设计定位方案、对刀导向方案、夹紧方案、夹具体方案;夹具设计校验主要是指定位精度评估和 夹紧力的校核;最后一个过程是输出设计结果，包括元件图、装配图BOM表，并更新数据库。系统结构如图1所示。
newmaker.com
系统的基层是由数据库、实例库、方案库和图形库作为支持。数据库中主要包括夹具结构元素数据库:标准、手册资料信息数据库(公差、配合、粗糙度等);设备资料数据库。这个数据库要求是开放性的，必要时可由设计者向数据库内增加必要的其他信息。
系统的信息输入部分的数据主要是指需输入到计算机中的夹具图的各种有效信息:尺寸、形状及位置公差、表面粗糙度等。此部分数据既可以从数据库中读取，也可以由用户输入。
系统提供基于实例和人机交互两种方式辅助用户生成夹具设计方案。夹具零件及装配图的重新生成方法中最常用的是利用尺寸驱动技术，通过读取数据库中的数据或者是用户通过人机交互界面输入的数据来驱动零件或装配图，从而生产符合用户要求的零件或装配图。
三维CAFD系统可以集CAD/CAE/CAM于一体.能够在立体造型设计的基础上进行产品的模拟装配、有限元分析计算、机构运动仿真、计算机辅助制造等，把设计、分析、制造集于一体。
2夹具三维图形库与夹具装配体的建模方法
2.1基于SolidWorks的夹具三维图形库的建立
SolidWorks 是目前广泛应用的完全基于Windows的三维CAD/CAE/CAM软件。它采用与UG相同的底层图形核心 Parasolid，具有强大的基于特征的参数化实体建模能力，可以完成复杂的产品设计和产品装配过程。SolidWorks通过OLE(对象链接与嵌 入)技术为用户提供了强大的二次开发接口，凡支持OLE编程的开发工具，均可用于SolidWorks的二次开发，创建出用户定制的专用模块。
夹 具图形库是指以一定形式表示用于夹具设计的子图形的集合。本系统的图形库主要有通用件(螺钉、螺母等)图形库、夹具标准件(定位元件、夹紧元件、导向元 件、对刀原件)图形库和企业常用件(夹具体等〕图形库。它的作用是使夹具系统能装配出一张符合要求的夹具装配图。夹具图形库是建立三维CAFD系统的关 键。夹具图形库结构如图2所示。
newmaker.com
夹具三维图形库的开发方法是在SolidWork\s下建立大量的通用 件、夹具标准件和企业常用件的零件图形库，并按照机械零件手册和夹具设计手册等工具书上的数据建立工程数据库，在此基础上，编写程序(如VB, VC, Delphi等)调用SolidWorks的API函数实现对图库零件的尺寸参数驱动。
2.2基于SolidWorks的夹具装配体建模方法
本 系统可运用交互式方法在SolidWorks装配环境下，以要设计夹具的零件工序图(3D模型)为装配的基础，按照手动绘制夹具总装图的步骤，交互式调用 夹具图形库中的定位元件、夹紧元件及机构、导向元件装置等零件图。在装配体建模过程中，实际上是用二次开发所得，加载在SolidWorks装配体生成环 境下的菜单项，对上述元件实现尺寸驱动，进行装配，最后根据夹具总的布局设计夹具体生成整个机床夹具装配体。
在SolidWorks环境 下，可迅速的对夹具装配体进行装配干涉检查和误差分析，大大提高了没计效率。同时在夹具三维图形库中调用的零件模型，可利用SolidWorks的 COSMOSX-press进行受力应力状况分析，再转换到内嵌于SolidWork:的软件的COSMOS/Works进行更高级的有限元分析。这样就 可以实现机床夹具的计算机辅助设计校验。装配体还可用Solidworks自带的一个插件Animator(动画软件)对夹具进行运动仿真，即给定夹具中 可以运动的零件的运动方式和运动路径，使装配体产生运动，从运动过程可以看出各零件是否会产生运动的干涉，以便及时修改。Solidworks可以把运动 过程生成AVI动画文件，保存后可以脱离软件环境独立运行。
在三维设计环境SolidWorks下完成元件的具体设计和装配图设计，并进行装配干涉检验和误差分析等内容，从而可以检验概念设计的正确与否，并可纠正概念设计中的错误和不合理之处。
详细设计是夹具设计的最后阶段，主要工作是完成夹具二维图形的设计。目前的三维设计软件SolidWorks具有从三维生成二维工作图，而且具备双向关联的能力，并且具有三维实体全面尺寸约束和特征修改能力，因此能在设计中修改尺寸形状。
newmaker.com
3应用实例及结论
本 文提出了一种在SolidWorks平台基础上的三维CAFD系统的结构体系。通过建立SolidWorks二次开发的夹具三维图形库，以及 SolidWorks在夹具设计时在装配体建模和分析中的运用方法，提出开发基于SolidWorks三维平台的CAFD系统，用以有效提高夹具设计的效 率和标准性。图3和图4分别为调用三维夹具图形库的标准件实例和在SolidWorks装配环境下面生成的夹具装配体的模型实例。
不断完善SolidWorks二次开发建立的夹具三维图形库可以更好地满足企业的要求，提高三维CAFD系统的实用性和通用性。
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！！
目前的兰维软件的参数化设计、装配模拟，干涉检验以及有限元分析等功能为计算机辅助夹具设计提供了强有力的技术支持，从而使如何在三维平台下进行夹具设计成为研究的热点。
1、三维CAFD系统结构体系
机 床夹具是山定位元件(或组件)、对刀元件、导向元件(或组件)、夹紧元件(或组件)及夹具体等几个基本单元组成。机床夹具的设计的特点主要体现在:夹具的 各个组成部分可以分别进行设计。与一般的产品设计相比，夹具设计的重构性还是比较强的。因此，CAFD系统主要完成以下几个方面的设计:定位、对刀、导 向、夹紧、夹具体等。每一个设计内容都应包括方案确定和元件选择。在三维设计平台下，计算机辅助夹具设计的过程一般要经历概念设计、技术设计和洋细设计三 个阶段。
夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。根据夹具设计 要求和系统功能分析.将三维CAFD系统分为以下几个功能部分:信息输入功能部分、辅助方案设计功能部分、设计校验功能部分和结果输出功能部分。输入信息 包括:工件信息、工序信息、设备信息三个部分;夹具方案设计需要设计定位方案、对刀导向方案、夹紧方案、夹具体方案;夹具设计校验主要是指定位精度评估和 夹紧力的校核;最后一个过程是输出设计结果，包括元件图、装配图BOM表，并更新数据库。系统结构如图1所示。
newmaker.com
系统的基层是由数据库、实例库、方案库和图形库作为支持。数据库中主要包括夹具结构元素数据库:标准、手册资料信息数据库(公差、配合、粗糙度等);设备资料数据库。这个数据库要求是开放性的，必要时可由设计者向数据库内增加必要的其他信息。
系统的信息输入部分的数据主要是指需输入到计算机中的夹具图的各种有效信息:尺寸、形状及位置公差、表面粗糙度等。此部分数据既可以从数据库中读取，也可以由用户输入。
系统提供基于实例和人机交互两种方式辅助用户生成夹具设计方案。夹具零件及装配图的重新生成方法中最常用的是利用尺寸驱动技术，通过读取数据库中的数据或者是用户通过人机交互界面输入的数据来驱动零件或装配图，从而生产符合用户要求的零件或装配图。
三维CAFD系统可以集CAD/CAE/CAM于一体.能够在立体造型设计的基础上进行产品的模拟装配、有限元分析计算、机构运动仿真、计算机辅助制造等，把设计、分析、制造集于一体。
2夹具三维图形库与夹具装配体的建模方法
2.1基于SolidWorks的夹具三维图形库的建立
SolidWorks 是目前广泛应用的完全基于Windows的三维CAD/CAE/CAM软件。它采用与UG相同的底层图形核心 Parasolid，具有强大的基于特征的参数化实体建模能力，可以完成复杂的产品设计和产品装配过程。SolidWorks通过OLE(对象链接与嵌 入)技术为用户提供了强大的二次开发接口，凡支持OLE编程的开发工具，均可用于SolidWorks的二次开发，创建出用户定制的专用模块。
夹 具图形库是指以一定形式表示用于夹具设计的子图形的集合。本系统的图形库主要有通用件(螺钉、螺母等)图形库、夹具标准件(定位元件、夹紧元件、导向元 件、对刀原件)图形库和企业常用件(夹具体等〕图形库。它的作用是使夹具系统能装配出一张符合要求的夹具装配图。夹具图形库是建立三维CAFD系统的关 键。夹具图形库结构如图2所示。
newmaker.com
夹具三维图形库的开发方法是在SolidWork\s下建立大量的通用 件、夹具标准件和企业常用件的零件图形库，并按照机械零件手册和夹具设计手册等工具书上的数据建立工程数据库，在此基础上，编写程序(如VB, VC, Delphi等)调用SolidWorks的API函数实现对图库零件的尺寸参数驱动。
2.2基于SolidWorks的夹具装配体建模方法
本 系统可运用交互式方法在SolidWorks装配环境下，以要设计夹具的零件工序图(3D模型)为装配的基础，按照手动绘制夹具总装图的步骤，交互式调用 夹具图形库中的定位元件、夹紧元件及机构、导向元件装置等零件图。在装配体建模过程中，实际上是用二次开发所得，加载在SolidWorks装配体生成环 境下的菜单项，对上述元件实现尺寸驱动，进行装配，最后根据夹具总的布局设计夹具体生成整个机床夹具装配体。
在SolidWorks环境 下，可迅速的对夹具装配体进行装配干涉检查和误差分析，大大提高了没计效率。同时在夹具三维图形库中调用的零件模型，可利用SolidWorks的 COSMOSX-press进行受力应力状况分析，再转换到内嵌于SolidWork:的软件的COSMOS/Works进行更高级的有限元分析。这样就 可以实现机床夹具的计算机辅助设计校验。装配体还可用Solidworks自带的一个插件Animator(动画软件)对夹具进行运动仿真，即给定夹具中 可以运动的零件的运动方式和运动路径，使装配体产生运动，从运动过程可以看出各零件是否会产生运动的干涉，以便及时修改。Solidworks可以把运动 过程生成AVI动画文件，保存后可以脱离软件环境独立运行。
在三维设计环境SolidWorks下完成元件的具体设计和装配图设计，并进行装配干涉检验和误差分析等内容，从而可以检验概念设计的正确与否，并可纠正概念设计中的错误和不合理之处。
详细设计是夹具设计的最后阶段，主要工作是完成夹具二维图形的设计。目前的三维设计软件SolidWorks具有从三维生成二维工作图，而且具备双向关联的能力，并且具有三维实体全面尺寸约束和特征修改能力，因此能在设计中修改尺寸形状。
newmaker.com
3应用实例及结论
本 文提出了一种在SolidWorks平台基础上的三维CAFD系统的结构体系。通过建立SolidWorks二次开发的夹具三维图形库，以及 SolidWorks在夹具设计时在装配体建模和分析中的运用方法，提出开发基于SolidWorks三维平台的CAFD系统，用以有效提高夹具设计的效 率和标准性。图3和图4分别为调用三维夹具图形库的标准件实例和在SolidWorks装配环境下面生成的夹具装配体的模型实例。
不断完善SolidWorks二次开发建立的夹具三维图形库可以更好地满足企业的要求，提高三维CAFD系统的实用性和通用性。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:32
-
利用专用偏心夹具加工偏心零件的探讨 www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 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。
newmaker.com
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
newmaker.com
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：
newmaker.com
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。
newmaker.com
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：
newmaker.com
图2 偏心轮
newmaker.com
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。
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！！
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。
newmaker.com
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
newmaker.com
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：
newmaker.com
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。
newmaker.com
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：
newmaker.com
图2 偏心轮
newmaker.com
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。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:32
-
空间角度斜孔钻模的设计计算www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 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
newmaker.com
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。
newmaker.com
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：
newmaker.com
newmaker.com
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
newmaker.com
newmaker.com
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。
newmaker.com
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。
newmaker.com
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。
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！！
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
newmaker.com
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。
newmaker.com
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：
newmaker.com
newmaker.com
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
newmaker.com
newmaker.com
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。
newmaker.com
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。
newmaker.com
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。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:31
-
高速切削技术及其刀柄结构www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.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]。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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）。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图7 CAPTO刀柄承受弯矩的情形
佳工机电网
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：
佳工机电网
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！！
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]。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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）。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图7 CAPTO刀柄承受弯矩的情形
佳工机电网
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：
佳工机电网
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:31
-
车铣切削用量对刀具磨损的影响分析www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.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]。
- Mar 17 Mon 2008 17:31
-
切削加工仿真技术的最新动向www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图5 由切削力引起的弯曲和加工误差
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图10 切削过程仿真的结果
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
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！！
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图5 由切削力引起的弯曲和加工误差
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
图10 切削过程仿真的结果
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
佳工机电网
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。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:30
-
硬质材料铣削技术www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 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！！
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:30
-
切削加工高温合金的刀具材料www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet. 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。
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！！
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。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:29
-
硬质材料的铣削加工www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.模具车间一定会碰到硬质材料的铣削加工问题，或者找别人帮他们解决这些问题。
Corey Greenwald先生就碰到了这样的问题。他明白，在工厂生产注塑模的时候，硬质材料的铣削加工已成为一个主要问题。他懂得如何在他自己创建的车间内－ Hard Milling Solutions公司－以其独有的“硬质材料铣削方法”，有效地、始终如一地和信心十足地铣削加工硬质材料。作为一个模具车间，他了解一定会碰到硬质材 料的铣削加工问题，他们似乎需要这样的一个专业加工车间，才能解决硬质材料的铣削加工问题，因为他们既没有足够的时间在他们自己的机床上加工，也没有做好 准备在他们自己的设备上铣削硬质材料。
可惜，当碰到需要铣削加工硬质材料时，许多模具车间都没有做好这样的准备。他们在模具加工方面仍然采用传统的方法。他们在结束模具的加工以后，还要花很多的手工作业时间去抛光模具，最后还要费时间逐点修整、测试和调配这些模具。
你们采用硬质材料铣削技术了吗？当高速加工技术应用于加工经过淬硬的模具元件时，
模具车间可以从模具加工工艺中摆脱某些最昂贵和最费时间的加工工序
Greenwald先生说：“这些额外的附加时间会使全球市场的竞争性与非竞争性模具行业之间产生很大的不同。”他总结说：“如果这些模具车间不改变他们的加工方法，他们就很难继续生存下去。”
Greenwald 先生确信目前最重要的问题是解决硬质材料的铣削加工问题，特别是小型模具和型芯插入件。他说，采用硬质材料铣削技术可以帮助车间开始加工淬硬的钢制模具， 而且模腔表面也无需或很少需要进行抛光等作业。这样，在模具加工生产中使他们省去了几道费时、费工的加工工序。他补充说，在采用硬质材料铣削技术以后，可 提高了模具另一面的闭合面加工水平，从而使它达到“负库存”条件。这也就是说，在模具的配合面之间留了很小的间隙。这样，当模具第一次放置到压力机时，可 以大大节约模具的最终调试时间和降低劳动强度。而且模具的使用寿命增加，运行的速度提高。
Greewald先生说：“适当地应用硬质材料铣削技术，模具车间就能够从机床上直接加工模具元件，然后进行组装，最后安装到注塑机上，于是第一次注塑就能生产出一个很好的零件。采用硬质材料铣削加工技术以后，模具车间从注塑模的加工和调试过程中节约了不少时间和费用。”
那 么采用硬质材料铣削加工技术需要什么条件？按照Greenwald先生的说法，采用硬质材料铣削技术首先需要有一种全新的思想理念来解决如何加工金属的问 题。硬质材料铣削需要采用某种机床、某种刀具和刀柄以及某种加工程序软件。所有这些技术必须及时到位，并应能十分理想的全面合作。
Greenwald先生说：“只要一切顺利执行，并且懂得如何互相配合，那么硬质材料铣削技术就会成为一项可靠而富有成效的工艺。”事实证明，在他车间内使用的两台立式加工中心（专门用于硬质材料的铣削加工）实际上24h运行，很少需要有人参与操作。
模具加工车间的诞生
Greenwald 先生是如何成为受人尊敬的实践家和硬质材料铣削技术的强力推荐者的？这里有一段不寻常的故事。最初，他是一位生产工程师，后来他在底特律市郊的一家模具工 厂涉足模具车间的管理。他所经历的其中一个项目就是安装一台加工中心，用于金属连杆热锻成形冲压模的硬质材料铣削加工。
结果给人留下了深刻的印象。冲压模的生产从30天缩短到了6天，这远远超过了车间老板的希望，这正是他们求之不得的事情。而且，Greenwald先生甚至还找到了更有发展潜力和更能节约费用的硬质材料铣削技术。
Greenwald 先生在底特律模具行业的一位朋友Graig Sizemore先生对这一硬质材料铣削加工技术也非常感兴趣。他的工厂——Cut-Rite EDM公司，专门从事先进的线切割电加工机床(EDM)，他也正在寻求一种硬质材料的铣削技术，以作为EDM加工技术的补充或替代EDM加工技术。在得到 Sizemore先生支持以后，Greenwald先生在密西根州的Shelby镇开办了一家Hard Milling Solutions硬质材料铣削加工公司，该地离底特律市以北约30英里。与Sizemore先生的车间相邻。尽管Greenwald先生不像 Sizemore先生那样，经过作为机械师或模具制造商那样的培训。他惟一的经历就是曾与以前的老板在硬质材料铣削加工技术方面有着密切的合作关系。
正 是这一原因鼓励成全了Greenwald先生，作为一个生产工程师，他对硬质材料的铣削加工有足够的认识，他意识到必须坚韧不拔地努力工作。摆在他面前的 任务是必须努力学习实践知识，如何进行硬质材料的铣削加工，如何装备一个车间，使其能有效地进行工作。为此，Greenwald先生与密西根州 Auburn Hills地区的Single Source技术公司联系，该公司是Makino公司（在俄亥俄州的Mason地区）和其他制造厂提供的加工中心和EDM加工设备的经销商。Single Source技术公司一直在底特律地铁站地区积极地推销高速加工和硬质材料铣削加工机床，并与其以前的老板一起帮助Greenwald先生建立了硬质材料 铣削加工厂。
他在Single Source技术公司参加了车间高性能加工技术培训课程，这次培训为他在硬质材料铣削加工技术方面取得成功奠定了基础。当Hard Milling Solutions公司开始营业时，有一名雇员负责操作一台Makino V56加工中心。
虽 然Greenwald先生在开始工作时借助了外力，但他很快意识到硬质材料铣削加工仍然需要依靠他自己开创新的路子。由于这一车间是专为硬质材料的铣削加 工所设立，因此他开始承接各种硬度达60 hRc的硬质钢材铣削加工任务。Single Source技术公司所提供的一些加工数据表为他的工作奠定了基础，但大部分工作还需要实践试验和进行试切削加工。
今天，车间内的大部分工作是加 工塑料注塑模，而大部分的注塑模采用H13和S7工具钢制成。该车间也专门承接医疗器械零件的加工，还包括锻模以及模具零件、铸模型腔插件、粉末冶金件和 硬度达65 hRc的其他任何零件。现在，车间的加工设备中又增添了一台V56型立式加工中心，同时雇佣了具有30年工作经验的模具工Kevin Hunter先生负责这台机床的操作。
由于他的车间专门承接一切硬质材料的铣削加工任务，因此Greenwald先生说他在这方面几乎已 经变成了相当高级的专家。无论从自私和大公无私的角度来说，他都希望看到硬质材料铣削技术能被美国模具制造商广泛应用。由于更多的工厂投资这一技术，他确 信他们公司的工作量也会越来越大，特别是一些困难的工作。更为重要的是，他认为硬质材料铣削技术是美国模具制造业未来的发展方向。他说：“面临越来越多的 模具从低工资的国家进口，目前实在是没有更好的办法可以让模具制造业获得利润。”
Corey Greenwald先生（上图右边）和Kevin Hunter先生正在检验由Makino V56立式加工中心生产的其中一个模具块。这一模具块（下图）由H13淬硬工具钢制成。在这一加工项目中，采用了一把直径为1.0 mm的球面端铣刀，其长度和直径之比为12:1，这是一种最小的加工工具，采用这一铣刀后，EDM机床的加工量大大减少，而且还为客户省去了抛光加工工艺
适于在核桃壳内加工的硬质材料铣削技术
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以后的加工要求。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切削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。（根据Greenwald先生报告，在必要时采用硬质材料铣削技术， 其表面光洁度往往可以达到10～12 rms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（±0.0004in），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0.008in），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
Greenwald先生说，像任何CNC加 工工艺那样，硬质材料铣削加工技术取决于一台高性能的机床、合适的刀具和刀柄系统以及有效的刀具运行程序。然而不像其他的加工工艺那样，这些元素的相互作 用存在着比较复杂的动态关系，当然也并非不可逾越，新的用户只要下定决心，不怕困难，就可以改变这种关系和解决问题。
他指出：“掌握硬质 材料铣削技术可能是一种挑战。但有一种方法可以使您的思想围绕这一目标努力。”他说，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，努力使您刀具的刀尖能够安全有效地进行切削。如果理解这一点，那么就能够逆向思维工作，就会理解系统的要求以及它们之间的相互作用。如果能将这一切 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。一切其他事项均能按部就班地顺利执行。”他补充说，如果系统中的 任何一个部分受到忽视或中断，那么刀具的刀尖就会遭殃，整个工艺就会遭到失败。
这一模具的模腔表面完全是在淬硬的状态下进行铣削 加工的，其加工后的表面光洁度为12 rms, 无需钳工进一步加工，从而节约了逐点修整配合加工时间。所匹配的型芯也采用硬质材料铣削加工技术。加工后，其型腔一侧的闭合面加工精度达 0.0008in。利用这一模具加工，第一次就能生产出很好的零件
对于从端铣刀着手工作的问题，Greenwald先生列出了应当注意的几项主要因素。
刀 具：Hard Milling Solutions公司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 用的刀具是非常关键的因素。作为精加工用的圆头端铣刀必须满足两个关键的要求：即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±0.0004in。偶尔，车间内也使用过0.012in直径的圆头端铣刀，其半径精度为±0.0002in。
排屑槽 的切削刃必定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（在伊利诺斯州的Glendale Heights）和NS Tool公司（在北美由Single Source技术公司代理分销）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。Greenwald先生说：“这些刀具是模具加工的基础，使用它们可以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。”
刀柄：刀柄可以对端铣刀的半径和刀刃质量起到保护作用。Greenwald先生确信，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，使刀具的偏心旋转降到最低程度。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。
Hard Milling Solutions公司采用Haimer热套安装系统。按照Greenwald先生的说法，不到一分钟时间就可更换并重新夹紧刀具，然后返回到自动换刀装置。根据他的经验，采用热套夹紧法，可使夹紧偏置精度达到0.0001in以下。
该公司只购置已经过平衡的HSK刀柄，以防止再进行不必要处理。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。
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。
安装于Hard Milling Solusions公司的这两台V56立式加工中心，其主轴都具有上述特性。这两台机床的主轴转速达20,000 r/min。
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。Greenwald先生说：“毫无疑问，用于硬质材料铣削加工的机床刚性必须要十分刚强。”当然，其整体精度也非常重要。
该公司机床的热稳定性和刚性要求是专为其应用目的而设计制造的。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9072kg）。
● 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。
Greenwald 先生说：“根据我的看法，最重要的是应当尽量降低机床的振动和累积误差，这些因素可能会影响到刀具的切削精度。不管我们所使用的是40 ipm的0.5mm端铣刀还是380 ipm的6mm端铣刀，其精度始终保持在1/10，但系统的变量效应会随之放大，因此对每一因素必须严格控制。”
这类机床的CNC处理器和侍服系统也是为硬质材料的铣削加工专门设计的。其特点如下：
● 两套RISC处理器，其中一套专用于数据的必要转换，将编好程序的刀具加工路线变成侍服指令。
● 120个程序块的前瞻功能，以避免刀具行程的上冲或下冲。
● 对精确定位控制的高分辨率编码器反馈进行有效的插补。
● 光栅能以50nm增量级反馈。
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，Greenwald先生对这方面的知识比较缺乏，但对驱动CNC的刀具运行轨迹则有一定研究。
他解释说：“问题又回到我们在开始时所探讨的刀尖问题。”
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。
正如Greenwald先生所看到的那样，典型CAM软件的设计可以很快地生成刀具加工线路，因此大部分系统应 用可有效生成编码的处理捷径。这种软件对普通的铣削加工非常有用，因为这些捷径不会产生很大的效率。但问题是，据他所说，这一优点在硬质材料铣削加工中变 成了缺点。
他们车间中应用CAM-TOOL作为其编程软件。这一软件由日本人开发，在美国由北美Graphic产品公司发售。该公司设立 在安大略省的 Windsor地区，其新的总裁名叫Randy Nash。该公司的一名销售和应用软件专家Chris Renaud先生曾与Hard Milling Solutions公司合作，因此他对这种软件的应用十分了解。他说：“Corey先生的车间代表了硬质材料铣削加工方面的需要，特别是模具加工业。”
按 照Renaud先生的说法，这一软件不能创建一个三角形的近似于带轮廓的几何形状表面网眼，因为这些近似值会影响硬质材料铣削加工所需的百万分之一in的 精度。相反，这一软件可以根据直接从几何形状所取的各测量点，计算刀具加工路线。他说，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一三角形中心点连接起来，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毫不含糊地沿着这些线段运动，一定会产生不良的效果，使加工的刀具处于冒风险的境地。
按照Renaud先生的想法，对硬质材料铣削加工的有效刀具加工线路还有其他要求。它们必须：
● 控制刀具在切削过程中如何进、退。
● 通过对刀刃与工件材料接触程度的控制，使切屑负荷保持恒定不变。
● 为以后的每一道粗加工或精加工工序提供恒定的库存条件。
Renaud先生说，用于以加工方式精确分析几何形状的算法是达到这些目标的关键。适于硬质材料铣削的刀具加工路线不能创建与刀具工作能力相反的条件，以便使模具的加工精度和表面光洁度完全与压力机相适应。
切削刀具的一个完整而精确的模型有助于编程软件检查工件中可能存在的碰撞或刨削槽，
精确度可达100%,从而实现无人切削
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。这就是 Hard Milling Solutions公司天天所做的实践工作。Greenwald先生说：“我们每台机床，平均每星期工作100h以上，大部分处于无人化操作的情况。”大 约90%左右的加工工作完全无人参与。他说：“如果您必须站在机床前工作，那么就说明机床的编程出了问题。”当使用较小的刀具进行试切削时，或加工以前从 未碰到过的硬质材料时，他或Hunter先生才会站在机床前密切注视材料的加工情况，从而学习和掌握该系统的工作性能。
然而，他强调指 出，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。他说，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 便健康地回收投资。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，Greenwald先生认为硬质材料铣削加工是一项关系到美国模具车间成败的关键技术。
它们的存在保证了他的生存，因为他知道还有更多的硬质材料的铣削加工任务等待着他去完成，在他前进的道路上，还有更多不寻常的困难在等待着他。
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！！
Corey Greenwald先生就碰到了这样的问题。他明白，在工厂生产注塑模的时候，硬质材料的铣削加工已成为一个主要问题。他懂得如何在他自己创建的车间内－ Hard Milling Solutions公司－以其独有的“硬质材料铣削方法”，有效地、始终如一地和信心十足地铣削加工硬质材料。作为一个模具车间，他了解一定会碰到硬质材 料的铣削加工问题，他们似乎需要这样的一个专业加工车间，才能解决硬质材料的铣削加工问题，因为他们既没有足够的时间在他们自己的机床上加工，也没有做好 准备在他们自己的设备上铣削硬质材料。
可惜，当碰到需要铣削加工硬质材料时，许多模具车间都没有做好这样的准备。他们在模具加工方面仍然采用传统的方法。他们在结束模具的加工以后，还要花很多的手工作业时间去抛光模具，最后还要费时间逐点修整、测试和调配这些模具。
你们采用硬质材料铣削技术了吗？当高速加工技术应用于加工经过淬硬的模具元件时，
模具车间可以从模具加工工艺中摆脱某些最昂贵和最费时间的加工工序
Greenwald先生说：“这些额外的附加时间会使全球市场的竞争性与非竞争性模具行业之间产生很大的不同。”他总结说：“如果这些模具车间不改变他们的加工方法，他们就很难继续生存下去。”
Greenwald 先生确信目前最重要的问题是解决硬质材料的铣削加工问题，特别是小型模具和型芯插入件。他说，采用硬质材料铣削技术可以帮助车间开始加工淬硬的钢制模具， 而且模腔表面也无需或很少需要进行抛光等作业。这样，在模具加工生产中使他们省去了几道费时、费工的加工工序。他补充说，在采用硬质材料铣削技术以后，可 提高了模具另一面的闭合面加工水平，从而使它达到“负库存”条件。这也就是说，在模具的配合面之间留了很小的间隙。这样，当模具第一次放置到压力机时，可 以大大节约模具的最终调试时间和降低劳动强度。而且模具的使用寿命增加，运行的速度提高。
Greewald先生说：“适当地应用硬质材料铣削技术，模具车间就能够从机床上直接加工模具元件，然后进行组装，最后安装到注塑机上，于是第一次注塑就能生产出一个很好的零件。采用硬质材料铣削加工技术以后，模具车间从注塑模的加工和调试过程中节约了不少时间和费用。”
那 么采用硬质材料铣削加工技术需要什么条件？按照Greenwald先生的说法，采用硬质材料铣削技术首先需要有一种全新的思想理念来解决如何加工金属的问 题。硬质材料铣削需要采用某种机床、某种刀具和刀柄以及某种加工程序软件。所有这些技术必须及时到位，并应能十分理想的全面合作。
Greenwald先生说：“只要一切顺利执行，并且懂得如何互相配合，那么硬质材料铣削技术就会成为一项可靠而富有成效的工艺。”事实证明，在他车间内使用的两台立式加工中心（专门用于硬质材料的铣削加工）实际上24h运行，很少需要有人参与操作。
模具加工车间的诞生
Greenwald 先生是如何成为受人尊敬的实践家和硬质材料铣削技术的强力推荐者的？这里有一段不寻常的故事。最初，他是一位生产工程师，后来他在底特律市郊的一家模具工 厂涉足模具车间的管理。他所经历的其中一个项目就是安装一台加工中心，用于金属连杆热锻成形冲压模的硬质材料铣削加工。
结果给人留下了深刻的印象。冲压模的生产从30天缩短到了6天，这远远超过了车间老板的希望，这正是他们求之不得的事情。而且，Greenwald先生甚至还找到了更有发展潜力和更能节约费用的硬质材料铣削技术。
Greenwald 先生在底特律模具行业的一位朋友Graig Sizemore先生对这一硬质材料铣削加工技术也非常感兴趣。他的工厂——Cut-Rite EDM公司，专门从事先进的线切割电加工机床(EDM)，他也正在寻求一种硬质材料的铣削技术，以作为EDM加工技术的补充或替代EDM加工技术。在得到 Sizemore先生支持以后，Greenwald先生在密西根州的Shelby镇开办了一家Hard Milling Solutions硬质材料铣削加工公司，该地离底特律市以北约30英里。与Sizemore先生的车间相邻。尽管Greenwald先生不像 Sizemore先生那样，经过作为机械师或模具制造商那样的培训。他惟一的经历就是曾与以前的老板在硬质材料铣削加工技术方面有着密切的合作关系。
正 是这一原因鼓励成全了Greenwald先生，作为一个生产工程师，他对硬质材料的铣削加工有足够的认识，他意识到必须坚韧不拔地努力工作。摆在他面前的 任务是必须努力学习实践知识，如何进行硬质材料的铣削加工，如何装备一个车间，使其能有效地进行工作。为此，Greenwald先生与密西根州 Auburn Hills地区的Single Source技术公司联系，该公司是Makino公司（在俄亥俄州的Mason地区）和其他制造厂提供的加工中心和EDM加工设备的经销商。Single Source技术公司一直在底特律地铁站地区积极地推销高速加工和硬质材料铣削加工机床，并与其以前的老板一起帮助Greenwald先生建立了硬质材料 铣削加工厂。
他在Single Source技术公司参加了车间高性能加工技术培训课程，这次培训为他在硬质材料铣削加工技术方面取得成功奠定了基础。当Hard Milling Solutions公司开始营业时，有一名雇员负责操作一台Makino V56加工中心。
虽 然Greenwald先生在开始工作时借助了外力，但他很快意识到硬质材料铣削加工仍然需要依靠他自己开创新的路子。由于这一车间是专为硬质材料的铣削加 工所设立，因此他开始承接各种硬度达60 hRc的硬质钢材铣削加工任务。Single Source技术公司所提供的一些加工数据表为他的工作奠定了基础，但大部分工作还需要实践试验和进行试切削加工。
今天，车间内的大部分工作是加 工塑料注塑模，而大部分的注塑模采用H13和S7工具钢制成。该车间也专门承接医疗器械零件的加工，还包括锻模以及模具零件、铸模型腔插件、粉末冶金件和 硬度达65 hRc的其他任何零件。现在，车间的加工设备中又增添了一台V56型立式加工中心，同时雇佣了具有30年工作经验的模具工Kevin Hunter先生负责这台机床的操作。
由于他的车间专门承接一切硬质材料的铣削加工任务，因此Greenwald先生说他在这方面几乎已 经变成了相当高级的专家。无论从自私和大公无私的角度来说，他都希望看到硬质材料铣削技术能被美国模具制造商广泛应用。由于更多的工厂投资这一技术，他确 信他们公司的工作量也会越来越大，特别是一些困难的工作。更为重要的是，他认为硬质材料铣削技术是美国模具制造业未来的发展方向。他说：“面临越来越多的 模具从低工资的国家进口，目前实在是没有更好的办法可以让模具制造业获得利润。”
Corey Greenwald先生（上图右边）和Kevin Hunter先生正在检验由Makino V56立式加工中心生产的其中一个模具块。这一模具块（下图）由H13淬硬工具钢制成。在这一加工项目中，采用了一把直径为1.0 mm的球面端铣刀，其长度和直径之比为12:1，这是一种最小的加工工具，采用这一铣刀后，EDM机床的加工量大大减少，而且还为客户省去了抛光加工工艺
适于在核桃壳内加工的硬质材料铣削技术
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以后的加工要求。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切削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。（根据Greenwald先生报告，在必要时采用硬质材料铣削技术， 其表面光洁度往往可以达到10～12 rms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（±0.0004in），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0.008in），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
Greenwald先生说，像任何CNC加 工工艺那样，硬质材料铣削加工技术取决于一台高性能的机床、合适的刀具和刀柄系统以及有效的刀具运行程序。然而不像其他的加工工艺那样，这些元素的相互作 用存在着比较复杂的动态关系，当然也并非不可逾越，新的用户只要下定决心，不怕困难，就可以改变这种关系和解决问题。
他指出：“掌握硬质 材料铣削技术可能是一种挑战。但有一种方法可以使您的思想围绕这一目标努力。”他说，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，努力使您刀具的刀尖能够安全有效地进行切削。如果理解这一点，那么就能够逆向思维工作，就会理解系统的要求以及它们之间的相互作用。如果能将这一切 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。一切其他事项均能按部就班地顺利执行。”他补充说，如果系统中的 任何一个部分受到忽视或中断，那么刀具的刀尖就会遭殃，整个工艺就会遭到失败。
这一模具的模腔表面完全是在淬硬的状态下进行铣削 加工的，其加工后的表面光洁度为12 rms, 无需钳工进一步加工，从而节约了逐点修整配合加工时间。所匹配的型芯也采用硬质材料铣削加工技术。加工后，其型腔一侧的闭合面加工精度达 0.0008in。利用这一模具加工，第一次就能生产出很好的零件
对于从端铣刀着手工作的问题，Greenwald先生列出了应当注意的几项主要因素。
刀 具：Hard Milling Solutions公司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 用的刀具是非常关键的因素。作为精加工用的圆头端铣刀必须满足两个关键的要求：即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±0.0004in。偶尔，车间内也使用过0.012in直径的圆头端铣刀，其半径精度为±0.0002in。
排屑槽 的切削刃必定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（在伊利诺斯州的Glendale Heights）和NS Tool公司（在北美由Single Source技术公司代理分销）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。Greenwald先生说：“这些刀具是模具加工的基础，使用它们可以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。”
刀柄：刀柄可以对端铣刀的半径和刀刃质量起到保护作用。Greenwald先生确信，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，使刀具的偏心旋转降到最低程度。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。
Hard Milling Solutions公司采用Haimer热套安装系统。按照Greenwald先生的说法，不到一分钟时间就可更换并重新夹紧刀具，然后返回到自动换刀装置。根据他的经验，采用热套夹紧法，可使夹紧偏置精度达到0.0001in以下。
该公司只购置已经过平衡的HSK刀柄，以防止再进行不必要处理。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。
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。
安装于Hard Milling Solusions公司的这两台V56立式加工中心，其主轴都具有上述特性。这两台机床的主轴转速达20,000 r/min。
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。Greenwald先生说：“毫无疑问，用于硬质材料铣削加工的机床刚性必须要十分刚强。”当然，其整体精度也非常重要。
该公司机床的热稳定性和刚性要求是专为其应用目的而设计制造的。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9072kg）。
● 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。
Greenwald 先生说：“根据我的看法，最重要的是应当尽量降低机床的振动和累积误差，这些因素可能会影响到刀具的切削精度。不管我们所使用的是40 ipm的0.5mm端铣刀还是380 ipm的6mm端铣刀，其精度始终保持在1/10，但系统的变量效应会随之放大，因此对每一因素必须严格控制。”
这类机床的CNC处理器和侍服系统也是为硬质材料的铣削加工专门设计的。其特点如下：
● 两套RISC处理器，其中一套专用于数据的必要转换，将编好程序的刀具加工路线变成侍服指令。
● 120个程序块的前瞻功能，以避免刀具行程的上冲或下冲。
● 对精确定位控制的高分辨率编码器反馈进行有效的插补。
● 光栅能以50nm增量级反馈。
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，Greenwald先生对这方面的知识比较缺乏，但对驱动CNC的刀具运行轨迹则有一定研究。
他解释说：“问题又回到我们在开始时所探讨的刀尖问题。”
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。
正如Greenwald先生所看到的那样，典型CAM软件的设计可以很快地生成刀具加工线路，因此大部分系统应 用可有效生成编码的处理捷径。这种软件对普通的铣削加工非常有用，因为这些捷径不会产生很大的效率。但问题是，据他所说，这一优点在硬质材料铣削加工中变 成了缺点。
他们车间中应用CAM-TOOL作为其编程软件。这一软件由日本人开发，在美国由北美Graphic产品公司发售。该公司设立 在安大略省的 Windsor地区，其新的总裁名叫Randy Nash。该公司的一名销售和应用软件专家Chris Renaud先生曾与Hard Milling Solutions公司合作，因此他对这种软件的应用十分了解。他说：“Corey先生的车间代表了硬质材料铣削加工方面的需要，特别是模具加工业。”
按 照Renaud先生的说法，这一软件不能创建一个三角形的近似于带轮廓的几何形状表面网眼，因为这些近似值会影响硬质材料铣削加工所需的百万分之一in的 精度。相反，这一软件可以根据直接从几何形状所取的各测量点，计算刀具加工路线。他说，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一三角形中心点连接起来，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毫不含糊地沿着这些线段运动，一定会产生不良的效果，使加工的刀具处于冒风险的境地。
按照Renaud先生的想法，对硬质材料铣削加工的有效刀具加工线路还有其他要求。它们必须：
● 控制刀具在切削过程中如何进、退。
● 通过对刀刃与工件材料接触程度的控制，使切屑负荷保持恒定不变。
● 为以后的每一道粗加工或精加工工序提供恒定的库存条件。
Renaud先生说，用于以加工方式精确分析几何形状的算法是达到这些目标的关键。适于硬质材料铣削的刀具加工路线不能创建与刀具工作能力相反的条件，以便使模具的加工精度和表面光洁度完全与压力机相适应。
切削刀具的一个完整而精确的模型有助于编程软件检查工件中可能存在的碰撞或刨削槽，
精确度可达100%,从而实现无人切削
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。这就是 Hard Milling Solutions公司天天所做的实践工作。Greenwald先生说：“我们每台机床，平均每星期工作100h以上，大部分处于无人化操作的情况。”大 约90%左右的加工工作完全无人参与。他说：“如果您必须站在机床前工作，那么就说明机床的编程出了问题。”当使用较小的刀具进行试切削时，或加工以前从 未碰到过的硬质材料时，他或Hunter先生才会站在机床前密切注视材料的加工情况，从而学习和掌握该系统的工作性能。
然而，他强调指 出，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。他说，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 便健康地回收投资。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，Greenwald先生认为硬质材料铣削加工是一项关系到美国模具车间成败的关键技术。
它们的存在保证了他的生存，因为他知道还有更多的硬质材料的铣削加工任务等待着他去完成，在他前进的道路上，还有更多不寻常的困难在等待着他。
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:29
-
硬质合金面铣刀铣削0Cr13Ni5Mo不锈钢切削性能的试验研究www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.1 引言
在 相同或相近的切削条件下，不同的刀具会表现出不同的切削特性。同时，对于不同的加工对象和加工要求，刀具也表现出不同的加工工艺效果。因此，研究刀具的切 削特性和加工工艺效果对于优选加工刀具具有重要意义。本文根据新设计的大型龙门式五坐标混联机床的实际切削条件和加工对象要求，分别对带有斜坡台阶式分屑 槽和弧形卷屑槽的两种硬质合金面铣刀的寿命指标、卷屑和分屑效果以及在铣削过程中对工艺系统的动态影响等切削特性进行了试验研究，研究结果为实际加工中刀 具的优化选择提供了参考依据。
2 切削试验条件
1) 试验刀具
选用两种硬质合金面铣刀(面铣刀A 和面铣刀B)进行切削试验。刀具主要技术参数为：①面铣刀A：刀盘直径D=50mm，刀齿数Z=4，主偏角kr=75°；前刀面有沿切刃方向的斜坡台阶式 分屑槽。②面铣刀B：刀盘直径D=50mm，刀齿数Z=5，主偏角kr=75°；前刀面沿主切刃法剖面方向有弧形卷屑槽，表面有陶瓷薄膜涂层。
2) 试验机床
切削试验在齐齐哈尔第二机床厂生产的XH768型加工中心和通用立式铣床上进行。
3) 试件材料
试件材料为0Cr13Ni5Mo不锈钢，铸态硬度HB=270～314。
3 铣刀切削寿命试验
试验条件和试验结果见表1。铣削时采用不对称铣削方式，刀齿切出边的切削厚度az=0。在表1所示切削条件下，两种面铣刀的刀具寿命期望值tc分别为67min和57min，均达到了加工工艺要求。
表1 两种面铣刀切削寿命试验条件与结果
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
切削用量 n(r/min) 855* 950
v(m/min) 134 149
fZ(mm/Z) 0.083 0.099
vf(mm/min) 283 470
B(mm) 34 30
ap(mm) 3 3
切削液 少量20#机油 干切削
试验机床型号 XH786 通用立铣**
切削时间(min) 30.77 20.83
磨损量VB(mm) 0.15 0.1
磨损量VB=0.6mm 时
优选刀具寿命期望值 tc=67min tc=57min
# 注：*第一铣削循环(1min)时切削用量为n=950r/min、vf=315mm/min、ap=5mm。因XH786 的主轴系统刚度不足，故从第二铣削循环起切削用量降至表中数值。
# **改用通用立式铣床后，工艺系统刚度有较大改善。
4 铣刀卷屑、分屑效果试验
试验条件和试验结果见表2。面铣刀B 只起卷屑作用而无分屑效果，铣削时(切深ap = 5mm)形成较大的C 形整块切屑。面铣刀A 具有卷屑和分屑综合效果，铣削时(切深ap = 5mm)整块切屑被分为螺旋形屑和紧C 形屑两种切屑。
表2 两种面铣刀卷屑、分屑试验条件与结果
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
切削用量 n(r/min) 760* 760
v(m/min) 119 119
fZ(mm/Z) 0.089 0.071
vf(mm/min) 270 270
B(mm) 30 30
ap(mm) 5 5
切削液 干切削 干切削
试验机床型号 X5030A* X5030A
切削长度(mm) 12 27
切屑形状 C 形屑** 紧螺旋形屑和紧
C 形屑***
注：
1. *X5030A 立式铣床功率为4.5kW。
2. **刀具磨损量VB=0.1mm。
3. ***刀具磨损量VB=0.8mm。5 铣刀切削对工艺系统的动态影响
在两种硬质合金面铣刀的铣削过程中，通过观测下列现象来分析其对工艺系统的动态影响：①工艺系统振动及其对表面粗糙度的影响；②切屑收缩系数(x= 切削长度/ 切屑长度)的差异；③切削温度的变化。两种铣刀切削时对工艺系统的动态影响如表3 所示。
表3 两种面铣刀铣削时对工艺系统的动态影响
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
振动及表面粗糙度 切削时振动、噪音较小，加工表面较光整 切削时振动、噪音大，加工表面挤压严重，振纹清晰
切屑收缩系数 x=1.88 x=1.60
切屑表层颜色 微黄色 黄褐色
6 结论
1) 在半精铣(切削深度ap≤3mm)条件下，两种硬质合金面铣刀刀片的切削寿命均可达到预期要求，其中面铣刀B的切削寿命和耐磨性更佳(可能与表面陶瓷薄膜涂层有关)。
2) 在粗铣(铣削深度ap≥3mm)条件下，面铣刀A具有更佳的综合切削性能，由于其具有良好的分屑、卷屑性能，切屑在切离工件时已被分割成两条窄而紧凑的卷 屑(经测定切屑收缩系数达1.88，比面铣刀B切削时的切屑收缩系数大17%)，由于切屑被分割并紧缩，在铣刀齿间弧形封闭容屑空间中所占体积显著减小， 因此避免了切屑对加工表面和已加工表面的挤压、刮蹭；而面铣刀B由于缺少分屑功能，铣削中宽大的C 形屑在卷屑槽中逐渐卷曲时对刀片施加的附加弯曲变形力大得多，在断续切削条件下易引发工艺系统较大的强迫振动和噪音，这不仅使加工表面粗糙度恶化，而且导 致切削温度上升，刀具切削寿命下降(切削不锈钢材料时尤为突出)。
3) 在本文给定的切削条件下，根据切削试验结果及理论分析，建议粗铣加工0Cr13Ni5Mo不锈钢时可选用面铣刀A，而半精铣加工时选用面铣刀B效果更好。
作者：齐齐哈尔二机床企业集团 曲波 周辉 江崇民
清华大学 王立平 金之垣 段广洪
原载《工具技术》2003年第2期 (end)
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！！
在 相同或相近的切削条件下，不同的刀具会表现出不同的切削特性。同时，对于不同的加工对象和加工要求，刀具也表现出不同的加工工艺效果。因此，研究刀具的切 削特性和加工工艺效果对于优选加工刀具具有重要意义。本文根据新设计的大型龙门式五坐标混联机床的实际切削条件和加工对象要求，分别对带有斜坡台阶式分屑 槽和弧形卷屑槽的两种硬质合金面铣刀的寿命指标、卷屑和分屑效果以及在铣削过程中对工艺系统的动态影响等切削特性进行了试验研究，研究结果为实际加工中刀 具的优化选择提供了参考依据。
2 切削试验条件
1) 试验刀具
选用两种硬质合金面铣刀(面铣刀A 和面铣刀B)进行切削试验。刀具主要技术参数为：①面铣刀A：刀盘直径D=50mm，刀齿数Z=4，主偏角kr=75°；前刀面有沿切刃方向的斜坡台阶式 分屑槽。②面铣刀B：刀盘直径D=50mm，刀齿数Z=5，主偏角kr=75°；前刀面沿主切刃法剖面方向有弧形卷屑槽，表面有陶瓷薄膜涂层。
2) 试验机床
切削试验在齐齐哈尔第二机床厂生产的XH768型加工中心和通用立式铣床上进行。
3) 试件材料
试件材料为0Cr13Ni5Mo不锈钢，铸态硬度HB=270～314。
3 铣刀切削寿命试验
试验条件和试验结果见表1。铣削时采用不对称铣削方式，刀齿切出边的切削厚度az=0。在表1所示切削条件下，两种面铣刀的刀具寿命期望值tc分别为67min和57min，均达到了加工工艺要求。
表1 两种面铣刀切削寿命试验条件与结果
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
切削用量 n(r/min) 855* 950
v(m/min) 134 149
fZ(mm/Z) 0.083 0.099
vf(mm/min) 283 470
B(mm) 34 30
ap(mm) 3 3
切削液 少量20#机油 干切削
试验机床型号 XH786 通用立铣**
切削时间(min) 30.77 20.83
磨损量VB(mm) 0.15 0.1
磨损量VB=0.6mm 时
优选刀具寿命期望值 tc=67min tc=57min
# 注：*第一铣削循环(1min)时切削用量为n=950r/min、vf=315mm/min、ap=5mm。因XH786 的主轴系统刚度不足，故从第二铣削循环起切削用量降至表中数值。
# **改用通用立式铣床后，工艺系统刚度有较大改善。
4 铣刀卷屑、分屑效果试验
试验条件和试验结果见表2。面铣刀B 只起卷屑作用而无分屑效果，铣削时(切深ap = 5mm)形成较大的C 形整块切屑。面铣刀A 具有卷屑和分屑综合效果，铣削时(切深ap = 5mm)整块切屑被分为螺旋形屑和紧C 形屑两种切屑。
表2 两种面铣刀卷屑、分屑试验条件与结果
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
切削用量 n(r/min) 760* 760
v(m/min) 119 119
fZ(mm/Z) 0.089 0.071
vf(mm/min) 270 270
B(mm) 30 30
ap(mm) 5 5
切削液 干切削 干切削
试验机床型号 X5030A* X5030A
切削长度(mm) 12 27
切屑形状 C 形屑** 紧螺旋形屑和紧
C 形屑***
注：
1. *X5030A 立式铣床功率为4.5kW。
2. **刀具磨损量VB=0.1mm。
3. ***刀具磨损量VB=0.8mm。5 铣刀切削对工艺系统的动态影响
在两种硬质合金面铣刀的铣削过程中，通过观测下列现象来分析其对工艺系统的动态影响：①工艺系统振动及其对表面粗糙度的影响；②切屑收缩系数(x= 切削长度/ 切屑长度)的差异；③切削温度的变化。两种铣刀切削时对工艺系统的动态影响如表3 所示。
表3 两种面铣刀铣削时对工艺系统的动态影响
试验刀具 面铣刀A 面铣刀B
振动及表面粗糙度 切削时振动、噪音较小，加工表面较光整 切削时振动、噪音大，加工表面挤压严重，振纹清晰
切屑收缩系数 x=1.88 x=1.60
切屑表层颜色 微黄色 黄褐色
6 结论
1) 在半精铣(切削深度ap≤3mm)条件下，两种硬质合金面铣刀刀片的切削寿命均可达到预期要求，其中面铣刀B的切削寿命和耐磨性更佳(可能与表面陶瓷薄膜涂层有关)。
2) 在粗铣(铣削深度ap≥3mm)条件下，面铣刀A具有更佳的综合切削性能，由于其具有良好的分屑、卷屑性能，切屑在切离工件时已被分割成两条窄而紧凑的卷 屑(经测定切屑收缩系数达1.88，比面铣刀B切削时的切屑收缩系数大17%)，由于切屑被分割并紧缩，在铣刀齿间弧形封闭容屑空间中所占体积显著减小， 因此避免了切屑对加工表面和已加工表面的挤压、刮蹭；而面铣刀B由于缺少分屑功能，铣削中宽大的C 形屑在卷屑槽中逐渐卷曲时对刀片施加的附加弯曲变形力大得多，在断续切削条件下易引发工艺系统较大的强迫振动和噪音，这不仅使加工表面粗糙度恶化，而且导 致切削温度上升，刀具切削寿命下降(切削不锈钢材料时尤为突出)。
3) 在本文给定的切削条件下，根据切削试验结果及理论分析，建议粗铣加工0Cr13Ni5Mo不锈钢时可选用面铣刀A，而半精铣加工时选用面铣刀B效果更好。
作者：齐齐哈尔二机床企业集团 曲波 周辉 江崇民
清华大学 王立平 金之垣 段广洪
原载《工具技术》2003年第2期 (end)
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！！
- Mar 17 Mon 2008 17:28
-
氮化硅陶瓷刀具的切削性能及其应用www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.氮化硅(Si3N4)陶瓷刀具有很高的耐磨性、红硬性，可以进行高速切削、减少换刀次数及减少由于刀具磨损而造成的尺寸误差。在数控机床、加工中心线上应用具有更明显优势，大大提高了生产效率和产品质量。
2 氮化硅陶瓷刀具的切削性能
1）高硬度
氮化硅陶瓷刀片的室温硬度值已超过了最好的硬质合金刀片的硬度而达到92.5～94HRA ，这就大大提高了它的切削能力和耐磨性。它可以加工硬度高达65HRC 的各类淬硬钢和硬化铸铁，免除退火加工所消耗的电力。其优良的耐磨性，不仅延长了刀具的切削寿命，而且还减少了加工中的换刀次数，从而保证切削工件时的小锥度和高精度，尤其在用数控机床进行高精密连续加工时，可减少对刀误差和因磨损引起的不可预测的误差，简化刀具误差补偿。
