數(shù)控切削加工技術(shù)是先進制造技術(shù)诲狐、特別是先進切削加工制造技術(shù)中的一個主要發(fā)展領(lǐng)域。數(shù)控切削加工機床、數(shù)控系統(tǒng)朽色、數(shù)控刀具和夾具、工件以及測量系統(tǒng)這五大要素構(gòu)成了數(shù)控切削加工系統(tǒng)组题『校可以這樣來比喻:數(shù)控刀具和數(shù)字化精密測量儀器是數(shù)控切削技術(shù)發(fā)展的兩個車輪。數(shù)控加工技術(shù)尤其是數(shù)控切削加工技術(shù)和數(shù)控機床的發(fā)展崔列,不能脫離數(shù)控刀具和精密測量技術(shù)和儀器的發(fā)展梢褐,它們相互依存、相互促進赵讯、息息相關(guān)盈咳。先進的切削加工技術(shù)和數(shù)控刀具以及先進的數(shù)字化測量技術(shù)和儀器、裝備及服務(wù)推動著數(shù)字化制造技術(shù)尤其是數(shù)字化切削加工技術(shù)的發(fā)展瘦癌,裝備與服務(wù)還推動著數(shù)控機床撼盈、數(shù)控制造裝備的發(fā)展。
數(shù)控刀具的發(fā)展
高速填丢、高效节讹、復(fù)合、高精度敞灸、高可靠性及環(huán)保是先進切削技術(shù)的發(fā)展趨勢漾肩,也是對數(shù)控刀具提出的要求。數(shù)控刀具制造技術(shù)的發(fā)展主要集中在如下幾個方面:刀具材料制造技術(shù)区酷、刀具涂層制造技術(shù)掘鱼、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計制造技術(shù)、連接數(shù)控刀具和數(shù)控機床的工具系統(tǒng)制造技術(shù)以及切削數(shù)據(jù)庫等相關(guān)軟件技術(shù)丛幌。
數(shù)控刀具材料“對癥下藥”鸣拦,重視超硬超細材料的開發(fā)
切削刀具材料是決定刀具切削性能尤其是刀具切削效率和可靠性的基礎(chǔ)±涟“對癥下藥”葱妒,針對工件的特點(材料性能、加工余量缝驳、批量连锯、要求等)開發(fā)匹配的特定刀具材質(zhì)是當(dāng)今的一個發(fā)展趨勢。鈷高速鋼用狱、粉末冶金高速鋼运怖、硬質(zhì)合金(包括超細顆粒硬質(zhì)合金)以及陶瓷、金屬陶瓷等材料在數(shù)控刀具上得到了迅速推廣和廣泛應(yīng)用。尤其是數(shù)控刀具摇展、可轉(zhuǎn)位不重磨刀片用硬質(zhì)合金牌號近年來發(fā)展迅速吻氧,占主要份額。亞微米級超細顆粒硬質(zhì)合金材料顯著提高了刀具的切削機械性能(強度吗购、硬度)医男。對于復(fù)雜成型數(shù)控齒輪刀具,鈷高速鋼和粉末高速鋼則大有取代傳統(tǒng)高速鋼的趨勢捻勉。隨著有色金屬材料镀梭、有機復(fù)合材料甚至木材等切削加工需求的增加,尤其是汽車(氣缸體踱启、氣缸蓋报账、活塞等)、航空航天庵恨、軍工迄帘、家具制造業(yè)的發(fā)展,硅鋁合金诀烫、鋁鎂合金榔况、復(fù)合蜂窩材料零件以及淬硬工件的加工,推動了聚晶金剛石(PCD)勃拢、立方氮化硼(CBN)等超硬刀具材料制造技術(shù)的進步钩榄。環(huán)保要求的提倡,干切削技術(shù)和微量冷液卻后涛、低溫氣冷卻技術(shù)應(yīng)運而生武也,對切削刀具材料(及涂層)的抗高溫性能提出了新要求——優(yōu)良的高溫紅硬性、高溫抗粘合性口愁、高溫摩擦性能等對實施干切削數(shù)控刀具的使用性能至關(guān)重要耿逐。
數(shù)控刀具涂層發(fā)展迅速,新涂層層出不窮
刀具涂層是決定刀具切削性能尤其是刀具切削效率和可靠性的另一項關(guān)鍵技術(shù)鸿挠,符合節(jié)約型發(fā)展的要求:切削效率顯著提高醇舶,刀具性能明顯改善、使用壽命成倍增加宋梧,既節(jié)省了資源秋茫,又降低了成本。近年來乃秀,刀具涂層技術(shù)發(fā)展空前迅猛,新的涂層裝備和涂層材料層出不窮圆兵。在傳統(tǒng)的TiN跺讯、TiC、TiCN、Al2O3涂層的基礎(chǔ)上刀脏,發(fā)展了高溫紅硬性更好的TiAlN局荚、TiBN、TiAlBN愈污、CrN耀态、CrC、SN2等新涂層暂雹,以及可改善自潤滑性能的軟涂層MoS2首装。金剛石涂層、類金剛石涂層DCL以及CBN涂層 等也得到了快速的發(fā)展衔耕。納米涂層結(jié)構(gòu)在同樣的涂層情況下可顯著提高涂層性能赊偿,備受重視。
目前悬鲜。切削刀具的涂層工藝主要采用化學(xué)涂層(CVD)和物理涂層(PVD)二大類绅鉴。由于物理涂層工作溫度低,對刀具基體強度影響小厉源,保持刀具幾何精度和刃口切削性能好既蛙,因此使用較多。成都工具研究所的熱陰極離子鍍技術(shù)和設(shè)備豆蝠、西安理工大學(xué)和英國合作生產(chǎn)的閉合場非平衡磁控濺射離子鍍及設(shè)備蓖社,以及德國CemeCon公司的高電離濺射涂層技術(shù)和設(shè)備,部分反映了當(dāng)今涂層技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢项蝉,在高速鋼復(fù)雜成型刀具以及硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的涂層應(yīng)用上獲得了很好效果舆飒。近年來瞳州,上海工具廠和貴陽工具廠分別引進了新型涂層設(shè)備穆刻,哈一工和PVT、漢江工具和BALZERS也分別成立了聯(lián)合涂層中心逢勾,以及多家國外公司在國內(nèi)開設(shè)的刀具涂層服務(wù)中心推動了國產(chǎn)復(fù)雜成型刀具扰柠、數(shù)控刀具及刀片涂層質(zhì)量的迅速提高粉铐,向國際先進水平進一步靠攏。
需要提及的是卤档,要重視工件材料與切削刀具基體和涂層的優(yōu)化配置蝙泼。株洲硬質(zhì)合金廠及株洲鉆石切削刀具公司近年投資數(shù)億元,通過引進技術(shù)劝枣,在硬質(zhì)合金新材料牌號汤踏、涂層技術(shù)及設(shè)備、可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀片和整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的開發(fā)和生產(chǎn)方面取得了明顯成效舔腾。
數(shù)控刀具和工具系統(tǒng)滿足高速溪胶、復(fù)合切削的要求
數(shù)控刀具和可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀片結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計搂擦,如新型精密成型的斷屑槽型的開發(fā),有效的改善了刀具的切削性能哗脖。近年來瀑踢,數(shù)控組合刀具和復(fù)合刀具的開發(fā)步伐加快。如波狀切削刃粗切滾刀和精切滾刀組合才避、齒輪滾刀和去毛刺刀具組合均使?jié)L削加工效率得到了提高咱茂。為了適應(yīng)CNC復(fù)合車銑加工中心的要求,在工件一次安裝中完成平面棕优、圓柱面缴碉、孔以及螺紋切削加工的要求,開發(fā)了滿足車銑自動換刀的新型數(shù)控刀柄敢薄。株洲鉆石投資引進技術(shù)帽惠、上工和SU的合作都將進一步提高我國數(shù)控刀具和齒輪刀具的設(shè)計制造水平。
工具系統(tǒng)將數(shù)控刀具與數(shù)控機床主軸精密牢固連接艇线,決定刀具的夾持精度剧鹏,傳遞刀具的切削運動和動力。對于高速高效加工游鹿,傳統(tǒng)的采用單面(錐面)約束夾緊盔惑、帶有7∶24錐度的工具系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求,而HSK工具系統(tǒng)(帶有1∶10錐面)得到了推廣應(yīng)用义誓。它采用雙面(錐面和端平面)約束夾緊原理律坎,接觸剛度和傳遞扭矩大大提高,近年在國內(nèi)的推廣也有所進展蟋定,但主要是與進口機床配套使用粉臊,其主要原因在于機床主軸和工具系統(tǒng)的制造中基準的建立和傳遞、計量檢測裝備和手段的配備問題驶兜。
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