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切削加工和刀具技术的现状与发展（3） --------------------------------------------------------------------------------
 
2007.09.29   关键词:刀具,切削加工 阅读：103次      4 新型刀具的开发与传统刀具的改进
　　
　　当前刀具结构的变革正朝着可转位、多功能、专用复合刀具和模块式工具系统的方向发展，各种精密、高效、优质的可转位刀具已应用于车削、铣削、钻削等领域，成为刀具结构发展的主流。 
上海大众汽车有限公司、长春一汽集团公司和东风汽车集团公司已在生产中广泛使用各种新型刀具和数控机床模块式工具系统，如各种机夹可转位刀具、陶瓷刀具、PCD和PCBN等超硬刀具、金刚石和CBN铰刀、硬质合金球头铣刀和筒式拉刀等，对提高工效、保证产品质量起到了重要作用。SecoTools(上海)公司在“PCBN刀具材料的新进展及其在铣削中的应用”论文中介绍了他们开发的SECOMAX 新品种———CBN300，它是在CBN30基础上采用粗颗粒(22�0�8m)粉末和新的烧结工艺研制出的新牌号，具有很高的抗冲击性能，它的应用使PCBN刀具从传统的车削淬硬钢(>45HRC)和冷硬铸铁等硬材料、以车代磨等加工领域跨入到铣削加工领域。该刀具已在上海通用汽车公司(SGM)新建的发动机柔性生产线上使用，取得了良好效果。该刀具铣削发动机缸体平面时，切削速度高达2000m/min，刀具寿命为普通PCBN刀具的4倍。Seco Tools公司还推出了结构新颖、具有冷却通道、可更换硬质合金头部的钻头，其头部有三种不同几何形状，P型硬质合金刀头适用于切削钢，K型硬质合金刀头适于切削铸铁，而刀刃锐利的M型刀头适于钻削高强度钢和耐腐蚀钢。
　　
　　本次会议对传统刀具和高效刀具的设计、制造及使用也进行了技术交流。如广东韶关学院设计的径向错位量较大(为每转进给量的2～3倍)的单组阶梯式可转位面铣刀、燕山大学研制的可加工硬度55HRC以上大内齿轮(模数m=12mm，齿数z=97)的负前角刮削硬质合金球形滚刀、西安交通大学设计的前角可控的等螺旋角锥形立铣刀、山西太原理工大学设计的齿向开槽的新型插齿刀等，在结构上都有一定特点与创新，用于生产中均取得了较好效果。
　　
　　电镀金刚石铰刀加工出的孔具有尺寸分散度小、几何形状精度高(可达2�0�8m)、表面粗糙度值小(5 切削机理的研究与刀具CAD
　　
　　为促进高速切削、精密和超精密切削技术的发展，本次会议上交流了许多有关切削机理及其实验研究方面的论文。
　　
　　南京航空航天大学对高温合金、钛合金、不锈钢等难加工材料的高速切削进行了系统试验研究，发现切削变形为集中剪切滑移，且滑移区很窄，形成锯齿状不连续切屑，其变形机理完全不同于连续性切屑。为此，作者根据最小能量原理，利用集中剪切滑移的临界条件，推导出集中剪切滑移条件下的切削方程式，为进一步发展高速切削工艺技术建立了理论基础。
　　
　　山东大学探讨了高速切削时工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何参数、切削参数、振动和切削液等因素对已加工表面粗糙度的影响，为高速切削加工时切削参数的选择和表面质量的控制提供了依据。
　　
　　哈尔滨理工大学、哈尔滨工业大学等对PCBN刀具干切削不同硬度的GCr15轴承钢的切削力、切削温度、已加工表面完整性等进行了切削试验研究，发现存在区分普通切削与硬态切削的临界硬度，并得出GCr15轴承钢的临界硬度为50HRC。在临界硬度附近进行切削时，刀具磨损严重，加工表面质量最差。
　　
　　上海水产大学建立了“工程材料切削加工性的人工神经网络综合评判模型”，各评价指标的权值是从足够多的训练样本中提出的，避免了人为确定权值和隶属函数的主观性，使评价结果更具客观性和可比性。
　　
　　大连理工大学建立了球头铣刀铣削的计算机预报模型，并进行了数值仿真研究，对改进铣刀设计、优化切削用量和监控切削参数均有现实意义。
　　
　　Jr.S.Prakash等学者在会上介绍的“微型硬质合金铣刀切削时刀具寿命的预报模型”，J.Wang等人介绍的“斜角切削时允许后刀面磨损的切削预报模型”等均与实验结果相吻合，为精密切削和微量切削提供了理论依据。
　　
　　CAD/CAM技术的应用可保证刀具设计和制造的高效率和高质量，本次会议上也有不少这方面的论文。例如，焦作工学院在AutoCAD2000平台上开发了一种“成形车刀CAD”软件，对成形车刀的智能设计、参数化绘图具有重要意义。
　　
　　此外，还有许多关于刀具几何参数、切削用量和工艺过程优化、切削液、切削数据库(如北京第一机床厂在CIMS环境下建立的网络数据库)、振动切削等内容的论文也在会上进行了交流。
　　
　　5 差距与建议
　　
　　虽然近十年来我国工具工业有了长足进步，切削技术迅速提高，但与国外先进水平相比仍有巨大差距。据专家分析，我国切削加工及刀具技术的水平与工业发达国家相比大致要落后15～20年。近年来国内轿车工业引进了几条具有国际20世纪90年代水平的生产线，但所用工具的国内供给率只能达到20%的低水平。为改变这种状况，我国工具行业需要加速进口刀具国产化的步伐，必须更新经营理念，从主要向用户“卖刀具”转到为用户“提供成套切削技术，解决具体加工问题”的经营方向上来。要根据自身产品的专业优势，精通相应的切削工艺，不断创新开发新产品。用户行业则应增大刀具费用的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、缩短Intranet/Extranet，实现最大程度的资源(如切削数据库)共享。建议有关部门将产、学、研各部门的科研力量组织起来，集中优势，一方面积极引进国外先进刀具制造技术，提高刀具产品水平，加快刀具产品(尤其是数控刀具产品)的国产化步伐；另一方面应结合生产实际，系统地推广使用各种先进刀具和先进切削技术。我们相信，通过正确的政策引导和企业的有序竞争，完全有可能使我国的切削加工与刀具技术赶上国外先进水平，并做到有所发展与创新。上一页http://www.mw1950.com/html/200709/0929/20070929144159393.shtml