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1、精选优质文档-倾情为你奉上河南职业技术学院毕业设计（论文） 题 目 合理选择数控车削加工中的刀具系（分院） 机械电子工程系学生姓名 张福平 学 号 专业名称 数控技术 指导教师 邓小君 2011年11月27日专心-专注-专业河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名张福平专 业计算机辅助与制造方向班 级计辅091毕业设计（论文）题 目合理选择数控车削加工中的刀具毕业设计（论文）选题的目的与意义理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的23倍，要充分发挥数控
2、机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。本文从生产实践出发，探讨和总结一些数控车削过程中的工艺问题。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）邵堃：机械制造技术，西安电子科技大学出版社2007年版；苗志毅、刘宏伟：数控加工编程技术,河南科学技术出版社2006年版；金大鹰：机械制图，北京机械出版社2007年版；刘虹：数控设备与编程，北京机械工业出版社 2002年版；张超英、罗学科：数控加工综合实训，北京化学工业出版社2003年版毕业设计（论文）工作进度计划2010年1
3、1月24日 选择论文题目，定出论文的中心论点2010年12月15日 开始查阅论文所需资料，并做初步的整理2010年12月29日 出论文的初稿，并交指导老师修改批阅2011年03月20日 定稿并打印装订接受任务日期 2010 年 11 月 03 日要求完成日期 2011 年 03 月 20 日学 生签名： 年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名张福平学 号性 别男专 业计算机辅助与制造方向班 级计辅091毕业设计（论文）题 目合理选择数控车削加工中的刀具评阅意见 成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名
4、张福平学 号性 别男专 业计算机辅助与制造方向班 级计辅091毕业设计（论文）题 目合理选择数控车削加工中的刀具答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日 合理选择数控车削加工中的刀具张福平摘要: 现代制造技术的发展及数控加工设备的广泛使用，极大地推动了切削技术的进步。随着生产加工过程数控化和自动化的需要，对金属切削刀具提出了高可靠度、高精度、长寿命、快速转位更换、断屑良好等更高要求。自80年代以来，可转位不重磨刀具已被各国广泛应用，但是可转位不重磨刀片及刀具CAD/CAM 技术的应用和发展，使刀具结构设计及
5、切削部分的形状种类变得十分繁多，给机械加工和刀具设计人员合理选择刀具带来一定困难。同时，刀片型号的增加也给刀片采购和销售带来不便，为用户快速、高效及正确选择刀具增加困难。为使企业对市场需求迅速做出响应，在切削加工中，快速高效选择刀具成为切削加工系统的客观需求。根据不同加工特征，自动选择所需刀具对实现高度自动化切削加工或无人加工具有十分重要的意义。关键词:翻转架 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造目前,切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段一、高速切削技术和高速切削刀具。一、高速切削和高速切
6、削刀具“高速切削”理论的核心是:在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高,当到达某一速度极限后,切削温度随着切削速度的提高反而降低。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点:第一,生产效率提高31O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是径向切削分力大幅度减少,特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三,切削热95%被切屑带走,特别适合加工容易热变形的零件。第四,高速切削时,机床的激振频率远离工艺系统的固有频率,工作平稳,振动较小,适合加工精密零件。高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一,不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床
7、或加工系统形同虚设,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工线速度主要受刀具限制,因为在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)超细晶粒硬质合金等刀具材料。二、高速切削刀具的发展情况金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗
8、压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而,由于天然金刚石价格昂贵,加工焊接非常困难,除少数特殊用途外,很少作为切削工具应用在工业中。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气钎焊金刚石技术,使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简单,因此在超精密镜面切削的高技术应用领域,天然金刚石起到了重要作用。立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料CBN 微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,
9、但其氧化温度高达1360 ,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。陶瓷刀具。与硬质合金相比,陶瓷材料具有
10、更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的1020倍,其红硬性比硬质合金高26倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%l0%。涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN 复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂
11、层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。三、高速切削刀具的具体应用情况理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性
12、能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性,使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比,CBN刀具拥有更高的断裂韧性,因此更适合断续切削加工。为
13、保证工件较高的尺寸精度和形状精度,高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此,具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具,但即使在低温下,其对黑色金属中铁的亲和也很强,易引起化学反应,因此不能用于钢的硬切削。一般而言,PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中,特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工,CBN刀具性能最好,其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。结束语根据加工内容要求、加工条件合理选择切削刀具是
14、加工工艺的重要内容之一。合理选择刀具可考虑以下几点:根据加工结构合理选用刀型;根据加工对象和加工特点选择刀具材料;选择合理的刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具逐渐系列化、标准化和通用化，数控刀具大量采用机夹可转位刀具。我们应熟悉可转位车刀的型号，熟练掌握可转位刀具的组装和刀片转位更换操作。参考文献邵堃：机械制造技术，西安电子科技大学出版社2006年版。肖珑：机械制造基础，河南科学技术出版社2006年版。杨叔子：机械加工工艺师手册，机械工业出版社2000年王志平.机床数控技术应用M.高等教育出版社，2003.叶伯生，戴永清.数控加工编程与操作M.华中科技大学出版社，2005.宇龙数控仿真系统说明书M.
