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______________________________________________________________________________________________________________ 刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成，一般不需要輸出專(zhuān)門(mén)的工藝文件。 　　現(xiàn)在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，并對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。 　　一、數(shù)控加工常用刀具的種類(lèi)及特點(diǎn) 　　數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專(zhuān)用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類(lèi)有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車(chē)削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 　　數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)： 　?、艅傂院茫ㄓ绕涫谴旨庸さ毒撸?，精度高，抗振及熱變形??； 　?、苹Q性好，便于快速換刀； 　?、菈勖?，切削性能穩(wěn)定、可靠； 　　⑷刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間； 　?、傻毒邞?yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦? 　?、氏盗谢瑯?biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 　　二、數(shù)控加工刀具的選擇 　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿(mǎn)足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 　　選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀。 　　在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。 　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國(guó)的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。 　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 　　三、數(shù)控加工切削用量的確定 　　合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 　?、徘邢魃疃萾。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。 　　⑵切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。 　　⑶切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。 　?、戎鬏S轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為： 　　式中，d為刀具或工件直徑（mm）。 　　數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 　　⑸進(jìn)給速度vF 。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，vF可選擇得大些。在加工過(guò)程中，vF也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。 　　隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。 ???? 高速加工作為一種先進(jìn)的切削技術(shù)，自二十世紀(jì)八十年代以來(lái)得到了日益廣泛的應(yīng)用。高速加工采用遠(yuǎn)高于常規(guī)加工的切削速度和進(jìn)給速度，不僅可提高加工效率，縮短加工工時(shí)，同時(shí)還可獲得很高的加工精度。隨著高速加工主軸技術(shù)的發(fā)展，與其配套的新型刀具不斷出現(xiàn)，對(duì)高速加工用刀具工藝參數(shù)的優(yōu)化研究也不斷深入。目前，德國(guó)、美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高速加工技術(shù)的研究和應(yīng)用處于世界領(lǐng)先地位，特別是德國(guó)對(duì)高速加工的研究起步較早，成果較多。早在1984 年，德國(guó)國(guó)家研究技術(shù)部(DFG)就出資700 萬(wàn)馬克資助德國(guó)Darmstadt 工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)床研究所(PTW，Institute of Productionand Engineering and Machine Tools)與41 家公司進(jìn)行了為期4 年的合作，全面開(kāi)展對(duì)高速加工切削機(jī)理、高速加工工藝、高速加工用機(jī)床與刀具的研究。由于政府的高度重視和大力資助，研究工作取得了豐碩成果。德國(guó)不少公司很快掌握了高速加工技術(shù)，并不斷支持和推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的深入研究與發(fā)展。? ???? 本文對(duì)德國(guó)PTW研究所近年來(lái)在高速加工刀具工藝參數(shù)優(yōu)化方面的最新研究成果作一介紹，希望能為國(guó)內(nèi)的高速加工研究及應(yīng)用提供有益的參考。 2 高速加工的特點(diǎn)? ???? 高速加工(High Speed Cutting，簡(jiǎn)稱(chēng)HSC)通常是指在高于常規(guī)加工速度5～10倍的條件下進(jìn)行的切削加工。在高速加工中，必須根據(jù)不同的加工材料、加工方式、加工工藝、刀具參數(shù)并考慮刀具使用壽命和加工表面質(zhì)量來(lái)選擇切削速度。表1為加工不同工件材料時(shí)HSC 銑削與常規(guī)加工的切削速度比較。表2 為采用不同加工方式切削合金鋼時(shí)HSC 與常規(guī)加工的切削速度比較。 表1 加工不同材料時(shí)HSC銑削與常規(guī)加工的切削速度比較 被加工材料 常規(guī)切削速度 (m/min) HSC切削速度 (m/min) 纖維增強(qiáng)塑料 ～800 1200～9000 輕金屬 ～800 200～5000 銅合金 ～400 1200～45000 鑄鐵 ～300 1000～3000 普通工具鋼 ～250 700～2000 鈦合金 ～80 200～1000 鎳基合金 ～20 100～300 表2 加工合金鋼時(shí)HSC 與常規(guī)加工的切削速度比較 加工方式 常規(guī)切削速度 (m/min) HSC切削速度 (m/min) 鉆削 ～100 ～200 拉削 ～40 ～80 精鏜 ～10 ～300 3 高速加工刀具工藝參數(shù)的優(yōu)化? ???? 高速加工的實(shí)現(xiàn)與刀具材料、刀具幾何形狀、被加工材料及加工參數(shù)等密切相關(guān)。下面以應(yīng)用廣泛的模具材料如鋁合金、工具鋼和鑄鐵的高速加工為例，介紹德國(guó)PTW研究所近年來(lái)對(duì)高速加工刀具工藝參數(shù)優(yōu)化研究的成果。 3.1 高速加工鋁合金的刀具工藝參數(shù)優(yōu)化 1) 刀具材料? ???? 加工鋁合金時(shí)，可供選擇的刀具材料有硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷、聚晶金剛石等。硬質(zhì)合金是高速切削鋁材的主要刀具材料。實(shí)際加工中通常使用無(wú)涂層的硬質(zhì)合金刀具，這是因?yàn)檩^厚的涂層會(huì)導(dǎo)致刀尖圓弧鈍化，而較薄的涂層則會(huì)在加工時(shí)迅速磨損，均難以起到延長(zhǎng)刀具壽命的作用。由于P系列和M系列硬質(zhì)合金中含有TiC成分，而TiC與鋁的親和性好，不利于切削，因此在粗加工時(shí)宜選用K系列硬質(zhì)合金刀具。陶瓷材料材質(zhì)較輕，常用于大型刀具；陶瓷刀具亦可用于鋁材的高速切削，但Al2O3陶瓷刀具因脆性較大而不常使用。多晶金剛石刀具的使用壽命在相同切削條件下可比硬質(zhì)合金刀具顯著延長(zhǎng)，但昂貴的價(jià)格使其難以得到廣泛使用；在加工Si含量較高的Al-Si合金時(shí)，由于硬質(zhì)合金刀具磨損很快，使用聚晶金剛石刀具則較為經(jīng)濟(jì)。近年來(lái)，綜合了聚晶金剛石和硬質(zhì)合金兩者優(yōu)點(diǎn)的CVD 聚晶金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 2) 刀具幾何參數(shù)? ???? 刀具幾何形狀的選擇取決于鋁合金材料的抗拉強(qiáng)度和Si成分含量。研究表明，刀具前角和刀尖鈍圓半徑是影響鋁合金加工質(zhì)量的主要因素。刀具后角的選取會(huì)影響刀具剛度，增大后角有利于提高刀具壽命，但會(huì)降低刀刃剛度。為此可采用雙倒棱后角，在增大后角的同時(shí)保證刀具剛度。此外，刀尖圓弧半徑的選擇應(yīng)適當(dāng)，圓弧半徑過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低刀具使用壽命。整體刀具的螺旋角優(yōu)化值為20°～25°。表3 列出了加工不同鋁合金材料時(shí)刀具幾何參數(shù)的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)值。 表3 加工鋁合金材料的刀具幾何參數(shù)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)值 工件材料 抗拉強(qiáng)度 或Si含量 刀具材料 后角 前角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 (mm) 鋁塑合金 Rm<300N/mm2 硬質(zhì)合金 13°～18° 10°～15° ≥25° 0.005～0.01 鋁塑合金 Rm>300N/mm2 硬質(zhì)合金 12°～15° 12°～18° ≥20° 0.005～0.01 鋁鑄鐵合金 Si含量<12% 硬質(zhì)合金 12° 15° 0° 0.01～0.02 鋁鑄鐵合金 Si含量>12% 聚晶金剛石 12° 0° 0° 0.01～0.02 3) 加工工藝參數(shù)? ???? 研究表明，適合高速加工鋁合金材料的加工工藝優(yōu)化參數(shù)為：切削速度：≥4000m/min；每齒進(jìn)給量：0.005～0.5mm；進(jìn)給速度：加工Al-Si合金(Si<12%)和鋁銅合金時(shí)vf=1～12m/min，加工Al-Si合金(Si>12%)時(shí)vf=1～8m/min；切削率：加工Al-Si合金( Si< 12%)和鋁銅合金時(shí)為50～90cm3/mm·kW，加工Al-Si合金(Si> 12%)時(shí)為40～70cm3/mm·kW。加工Al-Si合金時(shí)應(yīng)使用冷卻液(10%～15%乳化液，20～40巴)或微量冷卻潤(rùn)滑技術(shù)(MVL，MinimumVolume Lubrication)，合理的冷卻潤(rùn)滑可使刀具壽命提高50%。 4) 加工表面質(zhì)量? ???? 影響工件表面加工質(zhì)量的主要因素有：①刀具徑向跳動(dòng)。②刀具磨損：當(dāng)VB>0.2mm時(shí)，加工表面質(zhì)量明顯降低，因此精加工時(shí)必須將刀具磨損量控制在VB<0.2mm 以?xún)?nèi)。③刀具工藝參數(shù)。④冷卻方法：使用刀尖圓弧半徑小于1μm 的人造金剛石刀具并輔以冷卻潤(rùn)滑，可獲得良好的加工表面質(zhì)量(表面粗糙度可達(dá)Ra0.1μm)；采用P系列和K系列超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金刀具(刀尖圓弧半徑2～3μm)加工時(shí)，表面粗糙度分別可達(dá)Ra0.3～0.4μm 和Ra0.4～0.6μm；使用金屬陶瓷刀具得到的加工表面質(zhì)量介于使用硬質(zhì)合金刀具和金剛石刀具之間。⑤與常規(guī)加工類(lèi)似，高速加工時(shí)進(jìn)給速度對(duì)表面加工質(zhì)量影響較大，但切削速度對(duì)表面加工質(zhì)量影響甚微。 3.2 高速加工工具鋼的刀具工藝參數(shù)優(yōu)化? ???? 工具鋼種類(lèi)繁多，下列優(yōu)化工藝參數(shù)適用于除奧氏體鋼及淬硬鋼外的工具鋼高速加工。 1) 刀具材料? ???? 高速加工工具鋼時(shí)，原則上應(yīng)選用熱強(qiáng)度高的P20/30系列涂層硬質(zhì)合金刀具，其加工性能優(yōu)于僅含WC-Co 成分的K 系列硬質(zhì)合金刀具。該刀具采用TiN-PVD涂層，可獲得較長(zhǎng)的使用壽命。? ???? 金屬陶瓷刀具因不含WC 成分，擴(kuò)散性較小，亦可獲得較長(zhǎng)的使用壽命，但由于脆性較大，只適于切深和進(jìn)給量較小的精加工時(shí)使用。? ???? 氮系陶瓷刀具一般在切削速度大于1600m/in時(shí)使用，且進(jìn)給量應(yīng)控制在硬質(zhì)合金刀具的50%，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格選擇vc、fz、ap、ae等切削參數(shù)值，以避免因刀刃破損降低刀具使用壽命。? ???? 加工淬火鋼時(shí)推薦使用CBN刀具，其性能價(jià)格比較合理，加工時(shí)通常應(yīng)選取較小的進(jìn)給量(與使用陶瓷刀具接近)。 2) 刀具幾何參數(shù)? ???? 高速加工工具鋼時(shí)最重要的刀具參數(shù)是后角和刀尖圓弧半徑，刀具前角對(duì)加工性能影響不顯著(通常取為0°)。因高速加工時(shí)單位切削力減小，刀具后角可取16°～20°(大于20°后刀具穩(wěn)定性將明顯降低)。對(duì)于硬質(zhì)合金刀具和金屬陶瓷刀具，在進(jìn)給量較小時(shí)(如fz=0.2～0.3mm)可選用鋒利的刃型；在進(jìn)給量較大時(shí)采用倒棱(如0.2×20°)則可改善刀刃保持性；使用陶瓷刀具和CBN刀具時(shí)亦應(yīng)采用刀刃保護(hù)棱。 3) 加工工藝參數(shù)? ???? 在200～400m/min切削速度下切削鋼材時(shí)，會(huì)形成較多積屑瘤，嚴(yán)重影響刀具使用壽命。當(dāng)切削速度提高到600m/min以上時(shí)，因排屑速度提高減少了積屑瘤形成的接觸時(shí)間，可使加工條件得以改善。此外，當(dāng)切削速度低于600m/min時(shí)，產(chǎn)生的切削高溫會(huì)加速刀具中的碳化物向被加工材料中擴(kuò)散，從而破壞刀具材料的晶格結(jié)構(gòu)。因此，切削速度600m/min時(shí)的切削溫度常作為切削性能改善的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。此外，刀具壽命與被加工材料性能密切相關(guān)，材料抗拉強(qiáng)度增大會(huì)降低刀具使用壽命。? ???? 對(duì)于整體硬質(zhì)合金刀具，每齒進(jìn)給量fz的選擇范圍為0.2～0.3mm。對(duì)于可更換刀片的刀具，目前還難以給出理想的fz優(yōu)化值，由于其fz值遠(yuǎn)大于整體硬質(zhì)合金刀具的fz值，且與其它參數(shù)(特別是ae值)密切相關(guān)，因此其可優(yōu)化范圍很小，這也給其它參數(shù)的優(yōu)化帶來(lái)困難。? ???? 采用陶瓷刀具和CBN刀具加工時(shí)，工藝參數(shù)的選取與此類(lèi)似，但進(jìn)給量只能達(dá)到硬質(zhì)合金刀具的50%左右。 4) 加工表面質(zhì)量? ???? 當(dāng)切削速度vc=600～800m/min時(shí)，加工表面質(zhì)量最好。隨著切削速度的提高，表面粗糙度值最初變化不大，然后有所下降。表面粗糙度值隨著進(jìn)給量的增加而增大。高速加工鋼材時(shí)，使用冷卻液不僅不能提高加工表面質(zhì)量，反而會(huì)大大降低刀具使用壽命，因此對(duì)鋼材的高速加工一般宜采用干切削，其加工表面質(zhì)量可達(dá)Ra0.1μm。 3.3 高速加工鑄鐵的刀具工藝參數(shù)優(yōu)化 1) 刀具材料? ???? 可用于高速加工鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵)的刀具材料主要有硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷和CBN等。? ???? 對(duì)鑄鐵的高速切削可分為750～1250m/min和1250～4500m/min兩個(gè)速度范圍，但應(yīng)盡可能在較高切削速度范圍內(nèi)加工。在1250～4500m/min速度范圍內(nèi)切削鑄鐵時(shí)，最好使用Si3N4陶瓷刀具或CBN刀具。Si3N4陶瓷刀具的優(yōu)化切削速度為2000m/min，CBN刀具的優(yōu)化切削速度為3000～4500m/min。CBN刀具使用壽命較長(zhǎng)，但價(jià)格昂貴，應(yīng)視具體情況選擇。? ???? 若機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及刀具幾何參數(shù)不允許在高于1250m/min的速度下切削，則應(yīng)選用硬質(zhì)合金刀具和金屬陶瓷刀具。研究表明，涂層硬質(zhì)合金刀具與無(wú)涂層硬質(zhì)合金刀具的使用壽命可相差10倍；金屬陶瓷刀具與無(wú)涂層硬質(zhì)合金刀具的使用壽命可相差2～3 倍。因此，選用P 系列或K 系列涂層硬質(zhì)合金刀具可獲得較滿(mǎn)意的加工效果(推薦選用P20/30 系列帶TiC/ TiN 多層涂層的硬質(zhì)合金刀具)，刀具的具體選擇則應(yīng)根據(jù)加工材料和加工參數(shù)而定。 2) 刀具幾何參數(shù)? ???? 高速切削鑄鐵的刀具幾何參數(shù)與切削工具鋼時(shí)相似，但后角取值應(yīng)在12°左右。硬質(zhì)合金刀具、金屬陶瓷刀具和CBN刀具應(yīng)有10μm 左右的刀尖圓角半徑；陶瓷刀具通常應(yīng)帶有0.1×10°的刀刃保護(hù)棱。 3) 加工工藝參數(shù)? ???? 在750～1250m/min切削速度下，可采用硬質(zhì)合金刀具或金屬陶瓷刀具進(jìn)行加工，此時(shí)可選用較大的每齒進(jìn)給量(如fz=0.8mm)，因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)刀具壽命可隨進(jìn)給量的增大而提高；在1250～4500m/min切削速度下，可采用Si3N4陶瓷刀具或CBN刀具進(jìn)行加工，與前一種切削速度范圍相比，此時(shí)每齒進(jìn)給量應(yīng)減小50%左右，由于切削速度高，此時(shí)獲得的進(jìn)給速度仍比前一速度范圍高4～5 倍。? ???? 與鋼的高速切削類(lèi)似，高速加工鑄鐵時(shí)也建議采用干式切削。 4) 加工表面質(zhì)量? ???? 一般情況下，加工表面質(zhì)量可隨切削速度及進(jìn)給速度的提高而改善。但在加工鑄鐵時(shí)應(yīng)注意，鑄鐵的縱向和橫向表面粗糙度相差較大，這主要是由加工時(shí)產(chǎn)生的鱗刺造成的(可在粗加工表面觀(guān)察到)。加工鑄鐵工件的最終表面粗糙度可達(dá)Ra0.2μm。 3.4 其它材料的高速加工? ???? 石墨、纖維增強(qiáng)塑料、鎂合金、銅合金、表面淬火和整體淬火鋼、高合金鋼、鈦合金、鎳基合金等材料也可通過(guò)高速切削進(jìn)行加工，但對(duì)這些材料的高速加工仍存在不少技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)有關(guān)切削機(jī)理的研究目前還在繼續(xù)進(jìn)行。 4 結(jié)語(yǔ)? ???? 由于高速加工過(guò)程及其機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，目前仍缺少成熟、可靠的加工仿真技術(shù)，因此對(duì)高速加工刀具工藝參數(shù)的優(yōu)化仍主要依賴(lài)于切削試驗(yàn)。由于切削試驗(yàn)條件與實(shí)際加工條件不完全一致，因此試驗(yàn)結(jié)果還需在加工實(shí)踐中進(jìn)一步校驗(yàn)修正。此外，德國(guó)與中國(guó)在使用的加工機(jī)床和刀具材料等方面存在較大差別，因此本文介紹的高速切削刀具工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果僅供國(guó)內(nèi)有關(guān)人員借鑒參考。? ???? 我國(guó)在二十世紀(jì)九十年代初期才開(kāi)始對(duì)高速加工的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，與國(guó)外相比起步較晚，在模具制造領(lǐng)域差距更大。我們應(yīng)立足于我國(guó)的刀具、材料及技術(shù)條件，適當(dāng)借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)高速加工技術(shù)的研究及應(yīng)用，迅速提高我國(guó)高速加工技術(shù)水平。  THANKS !!! 致力為企業(yè)和個(gè)人提供合同協(xié)議，策劃案計(jì)劃書(shū)，學(xué)習(xí)課件等等 打造全網(wǎng)一站式需求 歡迎您的下載，資料僅供參考 -可編輯修改-