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【doc】基于数控加工的干式切削与刀具的研究

2017-11-26 8页 doc 22KB 4阅读

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【doc】基于数控加工的干式切削与刀具的研究【doc】基于数控加工的干式切削与刀具的研究 基于数控加工的干式切削与刀具的研究 林朝平基于数控加工的干式切削与刀具的研究镧造?检测 文章编号:1005—2895(2004)04—0078—03 基于数控力口工晌干式切削与刀具硇研夯 林朝平 (常熟理工学院,江苏常熟215000) 摘要:介绍了干式切削的主要方式及加工过程的特殊性,提出了数控干式切削刀具 的基本要求.以及选择原则和应用 实例. 关键词:干式切削;切削刀具;数控加工 中图分类号:TG506.9~TG71l文献标识码:A 1引言 干式切削是对现行切削...
【doc】基于数控加工的干式切削与刀具的研究
【doc】基于数控加工的干式切削与刀具的研究 基于数控加工的干式切削与刀具的研究 林朝平基于数控加工的干式切削与刀具的研究镧造?检测 文章编号:1005—2895(2004)04—0078—03 基于数控力口工晌干式切削与刀具硇研夯 林朝平 (常熟理工学院,江苏常熟215000) 摘要:介绍了干式切削的主要方式及加工过程的特殊性,提出了数控干式切削刀具 的基本.以及选择原则和应用 实例. 关键词:干式切削;切削刀具;数控加工 中图分类号:TG506.9~TG71l文献标识码:A 1引言 干式切削是对现行切削加工实施"绿色化"的主要 途径.干式切削与普通湿式切削相比,其最大特点是消 除了因切削液使用所带来的一系列环境污染弊端,而 且简化了系统,降低了生产成本.然而,应用于数 控加工的干式切削及刀具有着一定的特殊性. 2干式切削的主要方式 目前,干式切削主要有以下数种方法. (1)高速干式切削在无认削液状态中采用很高 的切削速度进行切削加工.通常,大多采用高性能硬质 合金,合金陶瓷和陶瓷材料等作为干式切削刀具材料. 例如:美国格里森公司采用陶瓷涂层硬质合金铣刀干 式切削加工伞齿轮,与传统的高速钢刀具湿式切削相 比,生产效率提高1倍以上,且齿面质量有所提高. (2)低温风冷切削这是一种利用一10C,一 100C的冷风和微量植物油代替切削液的切削方式.切 削时,给加工点提供低温冷风及在刀具面涂敷微量 植物油,这样不仅降低了切削功率,消除了工件锈蚀现 象,而且有效地解决了切削液的环境污染问题. (3)准干式切削目前干式切削技术的应用尚有 某些局限性,大多采用准干式切削,即介于湿式切削与 干式切削之间,且偏于干式切削,或称为最少切削液切 削.在切削过程中仅使用极少量的切削液.只要使用 量恰当,刀具,工件和切屑仍能保持干燥状态,且可避 免切削液的处理事宜. (4)干式磨削该项技术正在积极开发与推广,它可 节省大量的磨削液与后期的处理费用,并改善作业环境. 3干式切削加工过程中的特殊性 切削过程具有一定的特殊性,在同样的工艺条件 下,若不使用切削液,则会出现:(1)直接干式切削能耗 增大,切削热量增多,切削温度增高,切削刀具经受更 大的切削力,更高的切削温度.(2)切削温度明显升高 而导致切屑较高的热塑性而难以折断和控制,造成切 屑收集和排除较为困难.(3)第二变形区的磨擦状态及 磨损机理发生较为明显的变化.(4)工件加工表面质量 易于恶化.(5)刀具的磨损特征与普通湿式切削有着明 显的差异,刀具磨损速度加快.(6)切屑及粉末易污染 工艺系统. 4数控干式切削对刀具的基本要求 根据数控加工的特点,大多采用大切削用量,因此 干式切削对刀具提出以下基本要求: (1)优良的切削性能为提高生产效率,数控机床 正向着高速,高刚度和大功率方向发展,这就要求刀具 必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能,并且 要求性能稳定,同一批刀具在切削性能和使用寿命方 面有较大的同一性,不应有较大差异.a.高耐热性和高 耐磨性干式切削时切削温度通常比湿式切削高得 多,且刀具磨损较湿式切削严重,因此要求刀具材料具 有很高的耐热性,且在高温下保持高的耐磨性.b.较 高的强度和抗冲击韧性干式切削时切削力较湿式切 削明显增大,且切削条件差,故刀具应具有较高的强度 和抗冲击韧性.C.较低的摩擦系数在干式切削条件 下,要求降低刀具与切屑,刀具与工件表面间的磨擦系 数,从某种意义上而言它起到了切削夜的润滑作用,抑 制切削温度过高.d.合理的几何角度合理的刀具切 削角度,不仅可降低切削力,抑制积层瘤的产生(尤其 是数控铣削十分忌讳"积屑瘤"),而且还有断屑和控制 切屑流向的功能. 收稿日期:2004—02一l7 作者简介:林朝平(1948--),男,江苏苏州人.常熟理工学院高级工程师. ? 78?z留缸妇肘恸 林朝平基于馥控加工的干式切削与刀具的研究镧造?检测 (2)高耐用度数控加工刀具,不论是湿式切削还 是干式切削,都应比普通机床刀具具有更高的耐用度, 数控干式切削更是如此.尤其是当一把铣刀加工的内 容较多时,如刀具不耐用而磨损较快,就会影响工件的 加工精度与表面质量,而且会增加换刀所引起的调刀 与对刀次数,还会使工件表面留下因对刀误差而形成 的接刀台阶,降低了工件的表面质量. (3)高精度为适应数控加工的高精度和自动换 刀等要求,刀具必须有较高的精度.如有的整体立铣刀 的径向尺寸精度高达0.005mm.在加工中心钻孔一 般不使用钻套,孔位精度除机床结构因素影响外,主要 取决于钻头精度,这就对切削刃的同轴度提出了特殊 要求.因此在磨刃时,两主切削刃应磨得对称以减少侧 向力.通常加工中心刀具的公差仅为依靠钻模时的加 工刀具公差的一半.此外,刀柄,刀体和刀片均需具有 很高的精度及其组合精度. (4)高可靠性为保证数控机床连续自动加工中 不发生刀具意外损坏及潜在缺陷而影响加工的顺利进 行,要求刀具及其相配的组合件必须具有很高的可靠 性及较强的适应性. 此外,机床,工件等工艺系统的选择也是至关重要 的.干式切削所使用的机床尽可能是高速数控机床,并 有吸尘,排屑装置.工件材质的热特性对干式切削也有 较大的影响.一般来说,熔点较高,热传导系数牙口膨 胀系数小的材料适合干式切削,大质量工件比小质量 工件适合干式切削. 5数控/jn-r中干式切削刀具的选择原则 根据工件材料及热处理状态,形状和尺寸精度,生 产批量,并针对不同类型的数控机床,重点分析工件的 工艺特征,制订正确的工艺,选择合理的刀具材料, 类型及加工参数,并提出刀具清单(重点考虑易损的刀 具备件),充分发挥数控加工的高效率高质量的优势. (1)优先选用新型的先进刀具材料刀具材料的 选择应以耐用度为主.目前常用于干式切削的新型刀 具材料有超细晶粒硬质合金,聚晶立方氮化硼 (PCBN),聚晶金刚石(PCD),立方氮化硼(CBN),SiC 晶须增强陶瓷等.例如:用立方氮化硼刀具干式切削合 金模具钢(其硬度达40,50HRC)加工后可不用热处 理.采用切削速度为250m/min,进给量为500,600 mm/min,切削深度为O.5mm,此时切削效果较好. (2)优先选用涂层刀具涂层刀具既有良好的韧 性,又有很高的表面硬度和耐磨性,它的寿命比普通非 涂层刀具高2,5倍,切削速度提高1倍.目前常用于 干式切削的涂层为TiCN,TiA1N等复合涂层.例如: 使用CBN300刀具切削灰铸铁,刀具寿命为一般聚晶 立方氮化硼刀具的4倍,切削速度可达1600m/min, 体现其非凡的特性. (3)优化刀具几何参数优化刀具的几何形状与 角度参数,可减少切削时的磨擦,在一定程度上起到切 削液的润滑,冷却,断屑和排屑作用.如数控车床上先 用三维曲面通用断屑槽系列刀片,能较好地控制切屑 的形成和排出方向,并能控制积屑瘤的产生和减小刀 具的磨损速度.针对干式切削特点,常可采用以下优化 措施.a.刀具可为负前角或前后刀面微凸起,以延 缓月牙洼对刀刃的损伤.b.增大负刃倾角,改善刀刃 及刀尖的切入状态,提高刀具的抗冲击能力和热稳定 性.c.刀具切削刃处应留有适宜的加强棱,减少刀具与 切屑的接触面积,由切屑带走大部分的切削热,降低切 削温度.d.刀尖处修磨过渡刃,以增强刀尖强度.e.合 理的刀片形状(主要指排屑槽),有利于排屑,断屑. (4)优化刀具结构数控干式切削中尽可能采用 可转位刀具,以提高刀具的互换性和精度,刀片磨损后 只需更换刀片,大大减少了换刀,调刀和对刀的次数与 时间,有利于提高生产效率.并且,多采用模块式,组合 式结构,操作简便可靠. (5)优化刀柄数量刀柄的选择影响数控干式切 削效率的发挥,刀柄数量不足,将会导致数控机床不能 正常开动;若选择的刀柄过多,又将影响资金的投入. (6)配置先进完善的工具系统近年来发展起来 的模块式工具系统,有利于工具的生产,使用和管理, 并能更好地适应多品种零件的加工.这是发挥数控加 工优势的重要环节. 6结语 绿色制造工艺技术是制造业实施可持续发展的重 要手段,其中绿色切削是绿色制造工艺的核心内容之 一 ,而干式切削是实现绿色切削的必要与充分条件.因 此,加快干式切削的实用化步伐,这对于21世纪制造 业的生存与发展尤为重要. 参考文献: [1]陈定芳,等.干式明削在数控加二中的应用[J1.机械制造,2002, (11) [21方良,等.绿色制造中切削T-艺的探索[J].机械二程I碲,2002, (11) [3]林朝平.现代制造技求[M]南京:东南大学出皈社,2001. r4]李斌数控加二技术rM].北京:高等教育出版吐,2001. g_z-#z~te2oo4年第4期.?79? 黄毫贵等基于三次样条函数拟合的凸轮升程误差评定方法镧造?检涓 文章编号:1005—2895(2004)O4—0080—04 基于三次赶条函数拟合的 凸轮升程误差评定方法 黄富贵,傅师伟,张认成 (华侨大学机电及自动化学院,福建泉州362011) 摘要:在凸轮升程误差设计要求与测量评定要求的基础上,提出了凸轮升程误差的二义性;进而分析现有圆柱凸轮升 程误差的几种测量评定方法的优,缺点,提出基于三次样条函数拟合的凸轮升程误 差评定方法.理论分析和比较测量实 验结果表明,该方法测量精度较高. 关键词:凸轮;样条函数;升程误差;测量 中图分类号:TG806文献标识码:A 1引言 凸轮作为一种高副运动机构,在车辆发动机行业, 纺织行业以及生产自动化等行业中得到广泛的应用. 凸轮升程的加工精度对与凸轮相连接的从动件的运动 精度起决定性的作用,而凸轮升程误差大小又是反映 凸轮加工精度好坏的重要方面,所以,凸轮实际升程的 精确测量与升程误差的准确评定在凸轮的测绘,加工, 检验等过程中极为关键.理论和实验研究表明:传统的 "敏感点法","桃尖点法"等凸轮升程误差的测量与评 定方法不能满足精度要求较高的凸轮升程误差的测量 与评定需要,主要原因是上述测量方法无法保证设计 基准与升程误差评定基准一致,即无法找到符合国标 GB/T1182—1996规定的形状误差评定最小条件的实 际凸轮轮廓相对于理想凸轮轮廓的位置.因此,研究一 种凸轮实际升程精确测量与升程误差准确评定方法具 有重要的理论价值和实际应用价值.本文从凸轮升程 设计要求和凸轮升程误差的定义出发,研究了一种基 于三次样条函数的凸轮轮廓曲线的拟合方法以及凸轮 升程误差的评定方法.理论研究结果与比较测量实验 结果表明:本文提出的方法具有较高的测量精度和较 好的实用性. 2凸轮升程误差的定义与评定要求 2.1凸轮升程的设计要求 与凸轮相啮合的从动件的运动规律靠凸轮的升程 曲线控制,因此,设计过程中必须根据从动件的运动要 求正确设计凸轮的升程曲线.理论上,凸轮的升程曲线 应以连续函数的形式给出:如ID—p(O,r).式中:ID为对 应极角0和曲率半径r的极径,0为相对于起始角的极 角,r为对应点的曲率半径.理论上凸轮要求在使用过 程中不出现"刚性冲击"与"柔性冲击",体现在凸轮升程 曲线上,凸轮升程曲线必须保证二阶连续可导.但在实 际应用中,凸轮升程曲线一般不用连续函数描述,而是 收稿日期:2003—12—09 作者简介:黄富贵(1966--),男,江西临川人,工学硕士,副教授,华侨大学机电及自动化学院测试与控制工程系副主任.主要 从事《互换性与技术测量》,《精密测量技术》,《误差理论与数据处理》等课程的教学与研究工作,研究方向为误差理论.精密测量工 程.发表论文2O多篇,申请专利3项. StudyofDryCuttingandCuttersBasedonNC—Machining LINChao—ping (ChangshuCollegeofScience&Technology,ChangshuJiangsu215000,China) Abstract:Itintroducedmainmethodsofdrycuttingandspecialtyinworkingprocess.Itwaspr oposedforbasic requirementsofdrycuttingcutteronNC—machining,selectionprincipleandapplicationexamples. Keywords:drycutting;cuttingcutter;NC—machining ?80?Zis~1,,darac~'#ere
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