第一篇:數(shù)控機(jī)床刀具材料基本要求的硬度
數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具材料的基本要求是高的硬度和高的耐磨性、高的紅硬性和足夠的強(qiáng)度7和韌性。
-------------------------加工的刀具種類視加工對(duì)象而定 刀具材料應(yīng)當(dāng)具備的性能
切削過(guò)程中,刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任務(wù)。刀具切削性能的優(yōu)劣,取決于構(gòu)成切削部分的材料、幾何形狀和刀具結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)刀具材料的重要性,它對(duì)刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本影響極大。因此,應(yīng)當(dāng)重視刀具材料的正確選擇和合理使用,重視新型刀具材料的研制。
在切削加工時(shí),刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦,刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí),還承受著切削力、沖擊和振動(dòng),因此刀具材料應(yīng)具備以下基本要求:
1.硬度
刀具材料必須具有高于工件材料的硬度,常溫硬度須在HRC62以上,并要求保持較高的高溫硬度。
2.耐磨性
耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力,它是刀具材料機(jī)械性能(力學(xué)性能)、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。例如,組織中硬質(zhì)點(diǎn)的硬度、數(shù)量、大小和分布對(duì)抗磨料磨損的能力有很大影響,而抗冷焊磨損(冷焊磨損即過(guò)去有些書(shū)上所稱的粘結(jié)磨損、抗擴(kuò)散磨損和抗氧化磨損的能力還與刀具材料的化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)。
3.強(qiáng)度和韌性
為了承受切削力、沖擊和振動(dòng),刀材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般,強(qiáng)度用抗彎強(qiáng)度表示,韌性用沖擊值表示。刀具材料中強(qiáng)度高者,韌性也較好,但硬度和耐磨性常因此而下降,這兩個(gè)方面的性能是互相矛盾的。一種好的刀具材料,應(yīng)當(dāng)根據(jù)它的使用要求,兼顧以上兩方面的性能,而有所側(cè)重。
4.耐熱性
刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性,并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化的能力。這就是刀具材料的耐熱性。
5.導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)
在其他條件相同的情況下,刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)越大,則由刀具傳出的熱量越多,有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小,則可減少刀具的熱變形。對(duì)于焊接刀具和涂層刀具,還應(yīng)考慮刀片與刀桿材料、涂層與基體材料線膨脹系數(shù)的匹配。
6.工藝性
為了便于制造,要求刀具材料有較好的可加工性,包括鍛、軋、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性等。材料的高溫塑性對(duì)熱軋刀具十分重要。可磨削性可用磨削比——磨削量與砂輪磨損體積之比來(lái)表示,磨削比大,則可磨削性好。
此外,在選用刀具材料時(shí),還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。性能良好的刀具材料,如成本和價(jià)格較低,且立足于國(guó)內(nèi)資源,則有利于推廣應(yīng)用。
刀具材料種類很多,常用的有工具鋼(包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼)、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石(天然和人造)和立方氮化硼等。碳素工具鋼(如T10A、T12A)和合金工具鋼(如9CrSi、CrWMn),因其耐熱性很差,僅用于手工工具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質(zhì)脆、工藝性差及價(jià)格昂貴等原因,目前尚只在較小的范圍內(nèi)使用。當(dāng)今,用得最多的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金。.高 速 鋼
高速鋼是加入了鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼。按重量計(jì),鎢和鉬占10—20%,鉻約占4%,釩占1%以上,它們都是強(qiáng)烈的碳化物形成元素,在熔煉與熱處理過(guò)程中與碳形成了高硬度的碳化物,從而提高了鋼的耐磨性。另外,高速銅采用了接近熔點(diǎn)的淬火溫度,得到細(xì)晶粒的合金化的馬氏體組織,它在低溫回火(約560℃)時(shí)又使合金碳化物析出,從而進(jìn)一步提高了硬度與耐磨性。在高速鋼中,鉬和鎢的作用基本相同,1%的鉬可代替2%的鎢。鉬并能減少鋼中碳化物的不均勻性,細(xì)化碳化物晶粒,提高韌性。
另外,在某些高速鋼中,為了提高高溫硬度,添加鈷、鋁、硅、鈮等元素;為了提高耐磨性,可適當(dāng)增加含釩量。但是,隨著含釩量的增加,可磨削性變差,因此釩的含量不宜超過(guò)3%。表2—
1、2—2分別列出了主要高速鋼的成分和性能。從表中可見(jiàn),高速鋼在600℃時(shí),仍能保持切削加工所要求的硬度,切削中碳鋼時(shí),切削速度可0.5m/s(30m/min)左右。
高速鋼的強(qiáng)度、韌性和工藝性能均較好,能進(jìn)行鍛造,磨出的切削刃比較鋒利,熔煉質(zhì)量穩(wěn)定,使用比較可靠。各種刀具都可用高速鋼制造;尤其是形狀復(fù)雜的刀具和小型刀具,均大量使用著高速鋼。目前,高速鋼占刀具材料總使用量的60%以上。
按基本化學(xué)成分,高速鋼可分為鎢系、鎢鉬系和鉬鎢系。按切削性能分,則有普通高速鋼和高性能高速鋼。按制造方法分,則有熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。
一、普通高速鋼
通高速鋼的特點(diǎn)是工藝性好,切削性能可滿足一般工程材料的常規(guī)加工,常用品種有:
1.W18Cr4V
屬鎢系高速鋼。它的歷史悠久,至今尚在普遍使用。其綜合機(jī)械(力學(xué))性能和可磨削性好,可用以制造包括復(fù)雜刀具在內(nèi)的各類刀具.
2.W6Mo5Cr4V2
屬鎢鋁系高速鋼;其碳化物分布的均勻性、韌性和高溫塑性均超過(guò)W18Cr4V,但是,可磨性比W18Cr4V略差,切削性能則大致相同。國(guó)外由于資源關(guān)系,已淘汰所謂傳謂傳統(tǒng)高速鋼W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。這一鋼種目前我國(guó)主要用于熱軋刀具(如麻花鉆),也可用于制作大尺寸刀具。
3.W14Cr4VMn-RE
這種高速鋼有較大的塑性,可作熱軋刀具用。此鋼種中含鎢量較W18Cr4V少,而含有少量的錳及稀土元素RE,其切削性能相當(dāng)于W18Cr4V。
4.W9Mo3Cr4V
是近年我國(guó)研制出的一種鎢鋼系高速鋼,其性能接近于W6Mo5Cr4V2。
二、高性能高速鋼
調(diào)整普通高速鋼的基本化學(xué)成分和添加其他合金元素,使其機(jī)械(力學(xué))性能和切削性能有顯著提高,這就是高性能高速鋼。高性能高速鋼的常溫硬度可達(dá)HRC67-70,高溫硬度也相應(yīng)提高,可用于高強(qiáng)度鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料的切削加工,并可提高刀具使用壽命。高性能高速鋼主要有以下幾種:
1.鈷高速鋼
典型鋼種是AISI的M42,它的特點(diǎn)是綜合性能好,硬度高(接近HRC70),高溫硬度在同類鋼中居于前列(見(jiàn)表2—2),可磨削性也好。表2—3為其磨削比的參考數(shù)據(jù)[62],從表中可知,M42的磨削比接近普通高速鋼W6Mo5Cr4V2。
用M42制作的刀具用于加工高溫合金、不銹鋼等效果很好。然而,這一鋼種含有較多的鈷元素,價(jià)格較貴。針對(duì)國(guó)內(nèi)資源情況,我國(guó)應(yīng)發(fā)展低鈷或無(wú)鈷的高性能高速鋼。
2.低鈷高速鋼
低鈷高速鋼(W12Mo3Cr4V3Co5Si)是用減少鈷增加硅的辦法以獲得高性能。其耐磨性比M42好,但韌性比M42差。缺點(diǎn)是仍然含有—定的鈷,而且由于增加了含鈕量,使可磨性變差,因而不宜用于制造復(fù)雜刀具。3,鋁高速鋼
鋁高速例(W6Mo5Cr4V2Al)是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的無(wú)鈷高速鋼,它在W6Mo5Cr4V2的基礎(chǔ)上加鋁增碳,其高溫硬度在600℃時(shí)約為HV602,抗彎強(qiáng)度為3.50-3.80GPa(350—380kgf/mm2),沖擊韌性為
0.20MJ/m2(2.0kgf·m/cm2),均與M42相當(dāng),抗彎強(qiáng)度及沖擊韌性則高于W12Mo3Cr4V3Co5Si鋼。缺點(diǎn)是可磨削性略低于M42。此鋼種不含鈷,性能好,生產(chǎn)成本較低。其缺點(diǎn)是熱處理溫度較難控制,鋼材成材率較低。
此外,我國(guó)研制的無(wú)鈷高速鋼還有加鋁強(qiáng)化5F6鋼和加鋁、鋁、鈮強(qiáng)化的B201鋼等,性能達(dá)到鈷高速鋼的水平,但也存在著含釩多而可磨性差的問(wèn)題。它仍在生產(chǎn)中用得不多。
近年來(lái),我國(guó)研制成功無(wú)鈷和低鈷的高性能高速鋼W12Mo3Cr4V3N(V3N)和
W12Mo3Cr4VCo3N(Co3N),頗有應(yīng)用前景。V3N價(jià)格較低,但可磨性稍差。
三、粉末冶金高速鋼
高速鋼的制造質(zhì)量受多方面因素的影響,其中對(duì)性能影響較大而又難以改善的因素,是對(duì)碳化物分布的均勻性及其粒度粗細(xì)的控制。熔煉高速鋼中碳化物偏析比較嚴(yán)重。
完全消除碳化物偏析的方法是粉末冶金法。其基本原理是將高頻感應(yīng)爐熔煉的鋼液用高壓惰性氣體(如氬氣)霧化成粉末,再經(jīng)過(guò)熱壓(同時(shí)進(jìn)行燒結(jié))制成刀坯,或制成鋼坯再經(jīng)軋制或鍛造成材。
粉末高速鋼與熔煉高速鋼相比,有很多優(yōu)點(diǎn):如韌性與硬度較高,可磨削性能顯著改善(例如含釩5%的粉末冶金高速鋼的可磨削性相當(dāng)于含釩2%的普通高速鋼),材質(zhì)均勻,熱處理變形小,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,故刀具使用壽命較長(zhǎng)。粉末冶金高速鋼可以切削各種難加工材料,特別適合于制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。高速鋼刀具可以用鹽浴軟氮化、氣體軟氮化、輝光離子化及離子氮注入等方法進(jìn)行表面處理,形成高硬、耐磨的薄層(0.02—0.1mm);也可以采用物理氣相沉積(PVD)等方法在高速鋼刀具表面涂覆一層(約10μm)TiN或TiC等材料。經(jīng)過(guò)表面處理或涂層后,刀具的耐磨性和使用壽命可以得到顯著提高。近年,TiN涂層高速鋼刀具發(fā)展較快,應(yīng)用較廣。高速鋼鉆頭、絲錐、銑刀及齒輪刀具,經(jīng)涂層后,其耐用度常可提高3—5倍以上。附錄l列出了世界各國(guó)主要高速鋼牌號(hào)對(duì)照表。2.硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是高硬度、難熔的金屬化合物(主要是WC、TiC等,又稱高溫碳化物)微米級(jí)的粉末,用鈷或鎳等金屬作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其中高溫碳化物含量超過(guò)高速鋼,允許切削溫度高達(dá)800—1000℃。切削中碳鋼時(shí),切削速度可達(dá)1.67—3.34m/s(100—200m/min)以上。
硬質(zhì)合金是當(dāng)今最主要的刀具材料之一。絕大多數(shù)車刀、端銑刀和部分立銑刀、深孔鉆、淺孔鉆、鉸刀等均已采用硬質(zhì)合金制造。由于硬質(zhì)合金的工藝性較差,它用于復(fù)雜刀具尚受到很大限制。目前,硬質(zhì)合金占刀具材料總使用量的30%—40%。
一、高溫碳化物
硬質(zhì)合金的性能,主要取決于金屬碳化物的種類、性能數(shù)量、粒度和粘結(jié)劑的份量。
1.碳化物的種類和性能
表2—4所列為幾種碳化物的性能。由表可見(jiàn),這幾種碳化物的硬度和熔點(diǎn)都很高。TiC的硬度和熔點(diǎn)高于WC、TiN,但彈性模量卻小于WC、TiN。WC的密度遠(yuǎn)大于TiC、TiN,導(dǎo)熱系數(shù)亦較大。在硬質(zhì)合金中碳化物所占的比例大,則硬度高;反之,碳化物減少,粘結(jié)劑增多,則硬度低,但抗彎強(qiáng)度提高。
2.碳化物粒度
碳化物的粒度越細(xì),則有利于提高硬質(zhì)合金的硬度與耐磨性。但當(dāng)粘結(jié)劑含量一定時(shí),如碳化物粒度減小,則碳化物顆粒的總表面積加大,使粘結(jié)層厚度減薄[61],從而降低了合金的抗彎強(qiáng)度,提高了合金的硬度。反之,則使合金的抗彎強(qiáng)度提高,硬度降低。欲使細(xì)晶粒硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強(qiáng)度,就必須增加粘結(jié)劑含量,并在制造工藝上加以控制。
碳化物粒度的均勻性,也影響硬質(zhì)合金的性能。粒度均勻的碳化物可形成均勻的粘結(jié)層,有利于防止由于熱應(yīng)力和機(jī)械沖擊而產(chǎn)生裂紋。在合金中添加TaC能使碳化物粒度均勻和細(xì)化。
二、硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)
目前絕大部分硬質(zhì)合金是以WC為基體,并分為WC—Co、WC—TiC—Co、WC—TaC(NbC)—Co以及WC—TiC—TaC(NbC)—Co等四類。表2—5列出了國(guó)內(nèi)常用各類合金的牌號(hào)、成分和性能。YT類合金,IS0(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)稱為P類,主要用于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬;YG類合金,ISO稱為K類,主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料;YW類合金,ISO稱為M類,可覆蓋P類、K類合金的應(yīng)用范圍。
三、硬質(zhì)合金的性能
1.硬度
碳化物WC、TiC等的硬度很高,所以合金整體也就具有高硬度,一般在HRA89-93 之間。如前節(jié)所述,硬質(zhì)合金的硬度值隨碳化物的性質(zhì)、數(shù)量和粒度而變化,又隨粘結(jié)劑含量的增多而降低。在粘結(jié)劑含量相同時(shí),WC—TiC—Co合金的硬度高于WC—Co合金。
硬質(zhì)合金的硬度又隨著溫度升高而降低。在700—800℃時(shí),部分合金保持著相當(dāng)于高速鋼在常溫時(shí)的硬度,另一部分合金則低些。合金的高溫硬度仍取決于碳化物在高溫下的硬度,故WC—TiC—Co合金的高溫硬度比WC—Co合金高些。添加TaC(或NbC)能提高高溫硬度。
2.抗彎強(qiáng)度和韌性
常用牌號(hào)硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度在0.90—1.50GPa(90—150kgf/mm2)范圍內(nèi)。粘結(jié)劑含量越高,則抗彎強(qiáng)度也就越高。當(dāng)粘結(jié)劑含量相同時(shí),WC—TiC—Co合金的抗彎強(qiáng)度總是低于WC—Co合金,并隨著TiC含量的增加而下降。
硬質(zhì)合金是跪性材料,常溫下其沖擊韌性僅為高速鋼的1/8—1/30。韌性不足是硬質(zhì)合金的弱點(diǎn)。故硬質(zhì)合金刀具一般是將合金刀片焊接或夾固在刀柄(刀體)上使用,有的小模數(shù)齒輪滾刀或小的硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀等才做成整體的。和坑彎強(qiáng)度的情況一樣,WC—TiC—Co類的韌性低于WC—Co類。
3.導(dǎo)熱系數(shù)
由于TiC的導(dǎo)熱系數(shù)低于WC,所以WC—TiC—Co合金導(dǎo)熱系數(shù)比WC—Co合金
低,并隨TiC含量增加而下降,從表2—5中可見(jiàn),YG6的導(dǎo)熱系數(shù)比YTl5大一倍多。
4.線膨脹系數(shù)
總的說(shuō)來(lái),硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)比高速鋼小得多。WC—TiC—Co合金的線膨脹系數(shù)大于WC—Co合金,且隨TiC含量增加而加大。
由于WC—Co合金的線膨脹系數(shù)比WC—TiC—Co合金小,而且WC—Co合金抗彎強(qiáng)度較高,導(dǎo)熱系數(shù)較大,所以焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的傾向比WC—TiC—Co合金小
5.抗冷焊性
硬質(zhì)合金與鋼發(fā)生冷焊的溫度高于高速鋼,WC—TiC—Co合金與鋼發(fā)生冷焊的溫度高于WC—Co合金。
四、硬質(zhì)合金的選用
正確選用適當(dāng)牌號(hào)的硬質(zhì)合金對(duì)于發(fā)揮其效能具有重要意義(表2-6)。WC—Co硬質(zhì)合金一般用于加工鑄鐵、有色金屬及其合金,WC—TiC—Co硬質(zhì)合金則用于高速切削鋼料。
切削鑄鐵及其他脆勝材料時(shí),由于形成崩碎切屑,切削力集中在切削刃近旁的很小面積上,局部壓力很大,并具有一定的沖擊性,所以宜選用抗彎強(qiáng)度和韌性較好的WC—Co合金。另一方面,WC—Co合金雖然抗彎強(qiáng)度較高,但試驗(yàn)證明,這類合金與鋼料摩擦?xí)r,其抗月牙洼磨損的能力較WC—TiC—Co合金差,因此不宜用于高速切削普通鋼料。
然而對(duì)于高溫合金、不銹鋼等難加工材料;又有不同情況。這類工件材料中含鈦,導(dǎo)熱系數(shù)低,容易發(fā)生冷焊,切削力大,切削溫度高,因而要求刀具中不含(或少含)鈦,并有較好的導(dǎo)熱性,以便減輕冷焊并降低切削溫度。這就說(shuō)明對(duì)于上述難加工材料選用WC—Co合 金并采用較低的切削速度較為合適。
顯然,精加工時(shí)宜選用含鈷少、硬度高的合金;粗加工或有沖擊載荷時(shí),宜選用含鈷多、抗彎強(qiáng)度大的合金。
五、新型硬質(zhì)合金
1.添加鉭、鈮(Ta、Nb)的硬質(zhì)合金
在WC—Co合金中添加少量TaC(或NbC)可顯著提高常溫硬度、高溫強(qiáng)度、高溫硬度和耐磨性,而抗彎強(qiáng)度則略有降低。但總的來(lái)說(shuō),添加少量TaC(或NbC)的結(jié)果是利多弊少,使WC—Co合金的性能獲得改善。表2—5中的YG6A就是—種合金。
在TiC含量小于10%的WC—TiC—Co合金中,添加少量TaC(或NbC),可以獲得較好的綜合性能,既可加工鑄鐵、有色金屬,又可加工碳素鋼、合金鋼,也適合于加工高溫合金、不銹鋼等難加工材料,從而有“通用合金”之稱。表2—5中的:YW1、YW2就是這種合金。在YW類合金中,進(jìn)一步提高TaC(達(dá)10—14%)與鈷(達(dá)10%)的含量,則形成銑削專用牌號(hào)的硬質(zhì)合金,抗彎強(qiáng)度高,并能有效地提高抗機(jī)械沖擊與抗熱裂的性能。還有TiC 含量高(>15%)并添加了鉭、鈮的硬質(zhì)合金,多用于高強(qiáng)度鋼的切削。目前,添加鉭、鈮的硬質(zhì)合金應(yīng)用日益廣泛,而沒(méi)有鉭、鈮的YG、YT類舊牌號(hào)合金在國(guó)際上吳淘汰的趨勢(shì)。
除TaC、NbC外;有些新型硬質(zhì)合金中還添加了Cr3C2、VC和鎢粉、鈮粉等。Cr3C2和 VC的加入,可以抑制合金晶粒長(zhǎng)大;鎢粉、鈮粉可強(qiáng)化粘結(jié)相。
2.硬質(zhì)合金
通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法對(duì)硬質(zhì)合金刀片實(shí)行表面涂層,是近年來(lái)的重大技術(shù)進(jìn)展。涂層硬質(zhì)合金采用韌性較好的基體和硬度、耐磨性極高的表層(TiC、TiN、A12O3等,厚度5—10μm),較好地解決了刀具的硬度、耐磨性與強(qiáng)度、韌性之間的矛盾,因而具有良好 的切削性能。在相同的刀具使用壽命下,涂層硬質(zhì)合金允許采用較高的切削速度,或能在同 樣的切削速度下大幅度地提高使用壽命。與未涂層刀具相比,涂層刀具能降低切削力、切削溫度,并能改善已加工表面質(zhì)量。此外,涂層刀片的通用性較好[92]。
涂層材料為晶粒極細(xì)的碳化物、氮化物或氧化物。其中以TiC和TiN用得最為廣泛,二者各具優(yōu)缺點(diǎn):TiC硬度高,耐磨性好,線膨脹系數(shù)與基體比較接近,結(jié)合比較牢固;TiN 的硬度低于TiC,與基體結(jié)合稍差,但與鐵基金屬之間的摩擦系數(shù)更小,抗月牙洼磨損的能力更強(qiáng),且不易生成中間層(脆性相),故涂層允許較厚。A12O3涂層的高溫化學(xué)性能穩(wěn)定,適用于更高速度下的切削。HfN(氮化鉿)的線膨脹系數(shù)與基體最接近,涂層后表面殘余應(yīng)力很小。幾種涂層材料復(fù)合使用,可以得到兩層、三層和多層的涂層合金。例如TiC/Ti(C,N)/TiN三涂層刀片,內(nèi)層為TiC,與基體結(jié)合牢固,外層為TiN,與被加工材料摩擦力小,不易發(fā)生冷焊,中間用Ti(C,N)過(guò)渡,其中了TiN的百分比由內(nèi)到外遞增。多層涂層合金的切削性能常優(yōu)于單層。目前涂層材料還有Ti(B,N)、A1(O,N)等,它們可與TiC、TiN、A12O3等組合成不同的多層涂層合金。
由于涂層材料的線膨脹系數(shù)總是大于基體合金,故涂層后合金表面不可避免地存在著殘余張應(yīng)力,使涂層合金的抗彎強(qiáng)度有所降低。研制新的涂層合金,應(yīng)注意涂層與基本材料在性能上的匹配,并提高基體合金的韌性。
涂層硬質(zhì)合金適用于各種鋼料、鑄鐵的精加工和半精加工,負(fù)荷較輕的粗加工亦可使用。含鈦的涂層材料不能加工高溫合金、鈦合金和奧氏體不銹鋼,因?yàn)樗鼈冎g的親和力強(qiáng),從而加劇了冷焊作用[94]。
涂層刀片不能采用焊接結(jié)構(gòu),不能重磨使用。由于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的普及,為發(fā)展和使用硬質(zhì)合金涂層刀具創(chuàng)造了有利條件。目前,在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中,涂層刀片的使用已占可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的50%—60%以上。
還可用物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)或物理氣相沉積(PVD)法在硬質(zhì)合金表面上涂層,但它們的工藝方法不如化學(xué)氣相沉積(CVD)法成熟。
3.細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金
細(xì)化晶粒,可以提高硬質(zhì)合金的硬度與耐磨性。礦山用硬質(zhì)合金為粗晶粒,平均晶粒尺寸為4—5μm;普通的刀具用硬質(zhì)合金(如YTl5、YG6等)為中晶粒,平均晶粒尺寸為2— 3μm;細(xì)晶粒合金(如YG6x等)的晶粒尺寸為l—2μm;超細(xì)晶粒合金的晶粒尺寸為 0.5μm。如適當(dāng)增加鈷含量,可同時(shí)提高合金的抗彎強(qiáng)度。表2—7選列了兩種超細(xì)晶粒合金的成分與性能。其中YS2T中含有使晶粒細(xì)化的碳化物Cr3C2。這類硬質(zhì)合金可用于加工冷硬鑄鐵、淬硬鋼、不銹鋼、高溫合金等難加工材料。
4.TiC基和Ti(C,N)基硬質(zhì)合金
以上各類硬質(zhì)合金,都屬于WC基,因?yàn)閃C是它們的主要成分,并以鈷為粘結(jié)劑。TiC基合金是以TiC為主體成分,以鎳、鉬作粘結(jié)劑的硬質(zhì)合金。TiC含量達(dá)60—70% 以上。與WC基合金比較,它的硬度較高,對(duì)鋼的摩擦系數(shù)較小,切削時(shí)抗冷焊磨損能力強(qiáng),高溫下硬度下降較少,具有較好的耐磨性;但韌性和抗塑性變形的能力較差,性能介于陶瓷和WC基合金之間。我國(guó)的代表性牌號(hào)是YNl0和YN05。在此合金中加入少量的 WC、NbC,是為了改善合金的導(dǎo)熱性能和韌性。實(shí)踐證明,YNl0和YN05適用于碳素鋼、合金鋼的半精加工和精加工,其性能分別優(yōu)于WC基合金YTl5和YT30。
在TiC基合金的成分中加入氮化物,可進(jìn)一步改善合金的性能,這就是Ti(C,N)基硬質(zhì)合金。除具有TiC基合金的優(yōu)點(diǎn)以外,Ti(C,N)基合金的強(qiáng)度、韌性、抗塑性變形能力及導(dǎo)熱性均高于TiC基合金,因此它是一種有發(fā)展前景的刀具材料。其應(yīng)用范圍略同于 TiC基合金。
5.添加稀土元素的硬質(zhì)合金
在WC基合金中,添加少量的稀土元素,可以有效地提高合金的韌性和抗彎強(qiáng)度,并使耐磨性有所提高。這是因?yàn)橄⊥猎氐拇嬖冢纳屏颂蓟锕涕F體對(duì)粘結(jié)相的濕潤(rùn)性,并強(qiáng)化了硬質(zhì)相與粘結(jié)相。這類合金最適用于粗加工牌號(hào),生產(chǎn)成本提高不太多。目前雖尚處于研究階段,但頗有發(fā)展前途。
6.高速鋼基硬質(zhì)合金
這種材料是以TiC或WC作硬質(zhì)相(占30%—40%),以高速鋼作粘結(jié)相(占60%—70%),用粉末冶金工藝制成的。其性能介于硬質(zhì)合金與高速鋼之間,具有良好的耐磨性和較好的韌性;而且能夠接受鍛造、熱處理和切削加工,具有較好的工藝性。高速鋼基硬質(zhì)合金可以用來(lái)制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具,如鉆頭、銑刀等。
附錄2列出了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)所規(guī)定的硬質(zhì)合金的類別、代號(hào)、成分及性能。附錄3列出了世界各國(guó)硬質(zhì)合金牌號(hào)的近似對(duì)照。3.其他刀具材料
一、陶
瓷
按化學(xué)成分,刀具用陶瓷可以分為:
1.純氧化鋁陶瓷
主要用A1203加微量添加劑(如MgO),經(jīng)冷壓燒結(jié)而成,是一種廉價(jià)的非金屬刀具材料。其抗彎強(qiáng)度為0.40—0.50GPa(40—50kgf/mm2),硬度HRA91—92。由于抗彎強(qiáng)度過(guò)低,尚難以推廣應(yīng)用。
2.復(fù)合氧化鋁陶瓷
在A1203基體中添加某些高硬度、難熔碳化物(如TiC),并加入—些其他金屬(如鎳、鉬)進(jìn)行熱壓,可使抗彎強(qiáng)度提高到0.80GPa(80kgf/mm2)以上,硬度達(dá)到HRA93—94。
陶瓷有很高的高溫硬度,在1200℃高溫時(shí),硬度尚能達(dá)HRA80。若是硬質(zhì)合金,在這樣的高溫下,已喪失切削能力。另外,陶瓷的化學(xué)惰性大,和被加工金屬親和作用小。但陶瓷的嚴(yán)重缺陷是抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性很差,對(duì)沖擊十分敏感。因此,目前主要用于各種金屬材料(鋼、鑄鐵、高溫合金等)的精加工和半精加工。對(duì)淬硬鋼、冷硬鑄鐵的車削、銑削特別有效,其耐用度、加工效率和已加工表面質(zhì)量常高于硬質(zhì)合金刀具。隨著陶瓷材料制造工藝的改進(jìn)(如熱壓),采用更細(xì)更純的A1203粉末,剛某些金屬碳化物、氧化物,將有利于抗彎強(qiáng)度的提高,從而可擴(kuò)大其使用范圍。
在A1203基體中加入SiC或ZrO2晶須而形成的晶須陶瓷,韌性有明顯提高,切削性能得到改善。
3.復(fù)合氮化硅陶瓷
在Si3N4基體中添加TiC等化合物和金屬Co等進(jìn)行熱壓,可以制成復(fù)合氮化硅陶瓷。它的機(jī)械(力學(xué))性能與復(fù)合氧化鉛陶瓷相近。氮化硅陶瓷能有效地切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼,切削一般鋼材效果不顯著。國(guó)外有一種賽隆(sialon)陶瓷,成分為Si3N4十A1203十Y203,也屬于氮化硅基系列陶瓷,它加工鎳基高溫合金和鑄鐵效果很好。由于陶瓷的原料在自然界容易得到,因而是一種極有發(fā)展前途的新型刀具材料。
二、金 剛 石
金剛石分天然和人造兩種,是碳的同素異形體。金剛石硬度極高,接近于HVl0000(硬質(zhì)合金僅為HVl300—1800),是目前已知的最硬物質(zhì)。天然金剛石的質(zhì)量好,但價(jià)格昂貴。人造金剛石是在高壓高溫條件下,借助于某些合金的觸媒作用,由石墨轉(zhuǎn)化而成。用專用設(shè)備壓制出的單晶金剛石,可以制造金剛石砂輪。金剛石砂輪是磨削高硬度脆性材料(如硬質(zhì)合金)的特效工具。切削加工用的聚晶金剛石刀片是單晶金剛石經(jīng)第二次壓制形成的。
金剛石刀具既能勝任陶瓷、高硅鋁合金、硬質(zhì)合金等高硬度耐磨材料的切削加工,又可切削其他有色金屬及其合金,使用壽命極高。但它不適合加工鐵族材料,因?yàn)榻饎偸械奶荚嘏c鐵元素有很強(qiáng)的化學(xué)親和性,因而碳元素極易向含鐵的工件擴(kuò)散,使合剛石刀具很快 磨損。而且當(dāng)切削溫度高于700℃時(shí),碳原子即轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)而喪失了硬度。
金剛石刀片的切削刃可以磨得很鋒利,可對(duì)有色金屬進(jìn)行精密和超精密的高速切削,加工表面粗糙度Ra可達(dá)0.01—0.1μm。
金剛石萬(wàn)片除可用機(jī)械夾固或粘接方法固定在刀桿上使用外,還可在硬質(zhì)合金基體上壓制一層約0.5mm厚的金剛石,形成復(fù)合聚晶金剛石刀片。目前,金剛石復(fù)合刀片在鉆探工具、石材的鋸切工具及加工有色金屬的切削刀具上應(yīng)用較廣。
三、立方氮化硼
氮化硼的性質(zhì)與形狀同石墨很相似。石墨經(jīng)高溫高壓處理轉(zhuǎn)化為人造金剛石,用類似的手段處理六方氮化硼就能得到立方氮化硼(CBN)。立方氮化硼是六方氮化硼的同素異形體,是人類已知的硬度僅次于金剛石的物質(zhì)。兩者性能比較列于表2—8。立方氮化硼的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性大大優(yōu)于金剛石。在空氣中,人造金剛石在700— 800℃時(shí)即石墨化,而立方氮化硼可耐1300—1500℃的高溫,在這樣的溫度下也不發(fā)生顯著的相交,從而保持其硬度。
聚晶立方氮化硼刀片可用機(jī)械夾固或焊接的方法固定在刀柄上。也可以將立方氮化硼與硬質(zhì)合金壓制在一起成為復(fù)合刀片,能以加工普通鋼和鑄鐵的切削速度切削淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等,從而大大提高生產(chǎn)率。當(dāng)用以精車淬硬零件時(shí),其加工精度與表面質(zhì)量足以代替磨削。
聚晶立方氮化硼刀具能用金剛石砂輪磨削,而聚晶金剛石刀具的磨削則要困難得多。
第二篇:哈斯數(shù)控機(jī)床刀具及夾具的設(shè)置與管理
哈斯數(shù)控機(jī)床刀具及夾具的設(shè)置與管理
第一部分:工件夾具
首先應(yīng)注意:在將任何類型的工件夾具放置在機(jī)床工作臺(tái)上之前,應(yīng)確保工作臺(tái)清潔,沒(méi)有任何切屑或者其他碎屑。夾具與機(jī)床之間的切屑以及其他碎屑對(duì)二者都會(huì)造成損壞。卡在夾具與工作臺(tái)之間的金屬屑可能導(dǎo)致夾具搖晃,所加工的部件也會(huì)產(chǎn)生較大誤差。同時(shí)應(yīng)確保工作臺(tái)上安裝的所有裝置保持清潔。
必須使用鏜磨油石打磨定位表面。由此可確保定位表面不會(huì)存在任何可能損壞工作臺(tái)的毛刺、勾縫。如果預(yù)備將工件夾具保留在工作臺(tái)上,應(yīng)涂抹少量防銹油或者WD-40?,避免工作臺(tái)和工件夾具生銹、腐蝕。
在設(shè)置哈斯CNC銑床時(shí)首先需要確定如何在機(jī)床上固定工件。銑削加工操作中有三種基本類型的工件夾具:臺(tái)鉗、夾鉗以及卡盤。在機(jī)床上固定工件的最常用方法為銑床臺(tái)鉗。為了精確加工,在設(shè)置臺(tái)鉗時(shí)必須使夾緊表面平行于X或Y軸。該操作可通過(guò)指示器實(shí)現(xiàn)。按照下面的簡(jiǎn)單程序可快速、輕松測(cè)量銑床臺(tái)鉗。
1.在工作臺(tái)上安裝銑床臺(tái)鉗,將T形螺母以及螺栓放置到位。
2.緊固臺(tái)鉗右側(cè)的螺栓,只需稍稍擰緊左側(cè)的螺栓。
3.將磁性底座放在Z軸頭部底端的任意位置。為了確保顯示讀數(shù)精確,磁性底座應(yīng)安裝在頭部的堅(jiān)固部位。緩進(jìn)機(jī)床軸,使指示器頭部到達(dá)臺(tái)鉗右側(cè),位于希望測(cè)量的夾緊表面上。查看指示器的頭部,使其表盤顯示讀數(shù),并設(shè)置零位。
4.在整個(gè)夾緊表面上緩緩移動(dòng)指示器,在臺(tái)鉗左側(cè)停止。確定臺(tái)鉗需要移動(dòng)的方向,輕敲臺(tái)鉗直至指示器返回零點(diǎn)。注:右側(cè)螺栓緊固,臺(tái)鉗將圍繞該點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。使指示器慢慢返回臺(tái)鉗右側(cè),復(fù)位零點(diǎn)。慢慢返回左側(cè),輕敲臺(tái)鉗,直至指示器顯示零點(diǎn)。現(xiàn)在應(yīng)已非常接近平行位置。重復(fù)上述步驟,直至指示器在整個(gè)表面保持零點(diǎn)。
5.在整個(gè)臺(tái)鉗卡爪上顯示均勻讀數(shù)后,首先緊固左側(cè)螺栓,然后緊固右側(cè)螺栓。最后在整個(gè)表面移動(dòng)指示器,確保仍然平行于機(jī)床行程。
提示:使用軟錘或香檳錘將夾具或臺(tái)鉗輕敲到位。使用球形斧錘或其他硬質(zhì)物體可能損壞夾具。
確保在銑床臺(tái)鉗中定位工件時(shí),將工件放在臺(tái)鉗中央。不應(yīng)將工件的大部份懸掛在臺(tái)鉗側(cè)面。這會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)卡爪扭曲工件,從而大大降低夾緊力。如果您試圖在懸掛工件中鉆孔,Z軸推力可能導(dǎo)致工件的鉆孔點(diǎn)下壓,而工件的另一側(cè)上抬。如果需要在臺(tái)鉗中的工件上鉆通孔,請(qǐng)使用階梯形卡爪。階梯形卡爪可懸空固定工件,并離開(kāi)臺(tái)鉗底部。由此可在工件下方留出間隙,以免在鉆通孔時(shí)鉆入臺(tái)鉗。如果只有硬質(zhì)鋼卡爪,沒(méi)有階梯形卡爪,可在臺(tái)鉗中使用一組平行桿,固定工件,使其離開(kāi)臺(tái)鉗底部。必須檢驗(yàn)平行桿是否為相同尺寸,以確保工件設(shè)置平穩(wěn)。
提示:大多數(shù)高精度銑床臺(tái)鉗都在定位表面上配有鍵槽及鍵。由于所有哈斯銑床都配有高精度T形槽,與X軸對(duì)正,因此可使用臺(tái)鉗上的鍵在T形槽內(nèi)定位臺(tái)鉗。由此可確保臺(tái)鉗垂直于工作臺(tái)。如果您的臺(tái)鉗沒(méi)有配置鍵,則可使用臺(tái)鉗底板(在底部配有鍵或合銷),以便定位T形槽。在頂部,可加工一系列孔,以便將底板連接在機(jī)床工作臺(tái)上,螺紋孔可用于將臺(tái)鉗連接在底板上。在T形槽內(nèi)定位底板,并用螺栓固定在工作臺(tái)上。在底板上安裝臺(tái)鉗,按照上述方法檢查平行度。現(xiàn)在,每次使用臺(tái)鉗時(shí),只需在T形槽內(nèi)定位底板,使用螺栓固定即可。在高精度加工中,仍然必須檢查平行度,并進(jìn)行少量調(diào)整。
在使用夾鉗通過(guò)向下壓力固定部件時(shí),必須確保夾鉗降低以接觸部件,返回時(shí)升高。大多數(shù)下壓夾鉗使用螺旋千斤頂或者與夾鉗上的鋸齒嚙合的鋸齒塊,來(lái)支撐夾鉗末端,即與接觸部件相對(duì)的一端。夾鉗的鋸齒端必須高于夾鉗接觸端。否則,夾鉗將接觸部件的邊緣,而非頂部。這會(huì)大大降低用于固定部件的夾緊力,并可能在部件頂部表面與側(cè)面結(jié)合處造成凹陷。如果使用螺旋千斤頂式的夾鉗,應(yīng)確保螺旋千斤頂沒(méi)有直接靠在銑床工作臺(tái)上。必須使用較厚的墊片或者其他材料保護(hù)銑床工作臺(tái)。
提示:在生產(chǎn)中使用夾鉗時(shí),應(yīng)定期檢查螺旋千斤頂調(diào)整情況,以確保夾鉗螺旋千斤頂一端高于接觸端。在任何情況下,固定螺栓應(yīng)盡可能靠近被夾緊的工件,以便傳遞最大夾緊壓力。
在需要夾緊圓柱表面時(shí),使用安裝在機(jī)床工作臺(tái)上的3爪卡盤可能最為適合。
提示:如果已經(jīng)完成圓柱表面的加工,應(yīng)在卡盤上安裝一套軟卡爪。使用端銑刀加工卡爪,直至達(dá)到希望夾緊的表面的準(zhǔn)確直徑。應(yīng)記住在加工卡爪時(shí),必須夾緊卡盤。最好使用一塊棒料或六角螺母-只要保證卡爪緊固,并給刀具留有空間,以便切削至所需深度。如果您正在加工銑床臺(tái)鉗上的軟卡爪也可如此操作。臺(tái)鉗必須在執(zhí)行任何加工操作之前夾緊。
第二部分:設(shè)置偏置
在許多場(chǎng)合下,CNC程序員都在程序中將Z軸零點(diǎn)設(shè)置在原料的頂部。但通常原料表面并不平坦,而且并不完全平行于任何軸。
提示:如果你需要從原料頂部設(shè)置刀具長(zhǎng)度偏移,而且需要獲得精確的刀具長(zhǎng)度值,應(yīng)在原料上輕輕過(guò)刀。這樣就可從平坦、清潔的表面測(cè)量刀具。您也可從用于固定部件的夾具開(kāi)始設(shè)置刀具長(zhǎng)度偏移,然后逐漸增加Z軸工件坐標(biāo)偏移值,直至正值,并等于部件厚度為止。
在設(shè)置刀具長(zhǎng)度偏移時(shí),朝Z軸零點(diǎn)向下緩進(jìn)刀具。在接近時(shí),在刀具和工件之間插入一張紙。小心向下移動(dòng)刀具直至部件頂部-盡可能靠近,但紙張仍可移動(dòng)。在手輪緩進(jìn)模式中切換至最小增量。在逐漸向下緩慢移動(dòng)的過(guò)程中來(lái)回抽紙。您將開(kāi)始感受到紙張上的拉力。按下OFSET按鍵,然后按下PAGE UP,直至到達(dá)對(duì)應(yīng)設(shè)置刀具的CLNT(LENGTH)(RADIUS)頁(yè)面。
將光標(biāo)置于GEOMETRY欄,然后向下移至正在設(shè)置的刀具編號(hào)。按下TOOL OFSET MESUR。控制設(shè)備將讀取屏幕底部記錄的Z軸絕對(duì)機(jī)床位置,并將其作為對(duì)應(yīng)刀具編號(hào)的刀具長(zhǎng)度輸入。
提示:在設(shè)置TLO(刀具長(zhǎng)度偏移)時(shí),如果按下TOOL OFSET MESUR按鈕是按下?tīng)顟B(tài),應(yīng)記錄Z軸的絕對(duì)機(jī)床位置。否則,控制設(shè)備中的設(shè)置64應(yīng)關(guān)閉。
在設(shè)置工件坐標(biāo)偏移時(shí),您必須準(zhǔn)確的定位X軸與Y軸零點(diǎn)。記住,您正在測(cè)量的是主軸中心線與工件上或者夾具上的某個(gè)位置。如果測(cè)量的是工件或者夾具的邊緣,那么最常用的工具是邊緣探測(cè)器。
邊緣探測(cè)器由兩個(gè)同心圓筒構(gòu)成,用彈簧連接在一起。在使用時(shí),將邊緣探測(cè)器放置在套爪卡盤內(nèi),稍稍偏移兩半,以便在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)。然后將部件緩緩?fù)迫脒吘壧綔y(cè)器的擺動(dòng)端。邊緣探測(cè)器將向上對(duì)中,然后突然失去同心度。此時(shí),沿著Z軸正向緩緩移動(dòng)邊緣探測(cè)器,升高至工件上方。現(xiàn)在,緩進(jìn)正在定位的軸,移動(dòng)距離等于邊緣探測(cè)器的半徑。確保您正處于標(biāo)有“WORK ZERO OFFSET”的頁(yè)面中,且光標(biāo)位于G CODE(G54, 等等)欄的正確行上。使光標(biāo)跨過(guò)正確的軸,按下PART ZERO SET按鈕,并確認(rèn)輸入正確的欄。
提示:如果您正在從工件設(shè)置TLO,只需要設(shè)置X和Y軸的工件坐標(biāo)偏移。Z軸工件坐標(biāo)偏移可通過(guò)刀具長(zhǎng)度偏移補(bǔ)償。
提示:在使用邊緣探測(cè)器時(shí),1000-1500 rpm的主軸轉(zhuǎn)速比較適合。
如果你需要找到某個(gè)孔或圓形部件的中心線,Indicol是一種很有用的工具。這是一種千分表的固定裝置。配有C形夾,可將Indicol連接至機(jī)床主軸中的刀架。Indicol還有兩個(gè)或三個(gè)可調(diào)節(jié)臂,以及末端的一個(gè)夾鉗,用于固定千分表。可調(diào)節(jié)臂可用于定位指示器,使旋轉(zhuǎn)直徑與孔徑相同。
為了找到孔的中心線,將指示器頭部定位在孔上方,然后手動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀架。可檢查指示器頭部的旋轉(zhuǎn)直徑是否與孔徑大致相同,確定當(dāng)前位置的偏心度。調(diào)節(jié)X 和Y 軸,在將指示器向下移入孔中之前,盡可能靠近。一旦靠近,緩緩下降Z軸,使指示器頭部進(jìn)入孔中,調(diào)節(jié)臂,使指示器顯示讀數(shù)。旋轉(zhuǎn)指示器,使其接觸四個(gè)象限中某個(gè)象限的表面(X+, X-, Y+,或者Y-)。現(xiàn)在,設(shè)置指示器零點(diǎn),并旋轉(zhuǎn)180度。指示器的移動(dòng)距離是軸的調(diào)整距離的二倍。如果您的指示器在負(fù)向上移動(dòng)0.016,則軸在正向上的緩進(jìn)距離為0.008。
現(xiàn)在,指示器旋轉(zhuǎn)90度,然后復(fù)位零點(diǎn)。指示器旋轉(zhuǎn)180度,找到其他軸需要調(diào)整的距離以及方向。記住,為了找到孔的中心線,指示器移動(dòng)的距離是軸緩進(jìn)距離的二倍。對(duì)于較小的孔徑,這個(gè)操作程序比較困難,但非常精確。在每一個(gè)軸中,您可找到孔的精確的中心線,誤差不超過(guò)0.0001英寸。
提示:在查找孔以及圓形部件的中心線時(shí),同軸指示器可節(jié)省大量時(shí)間。該指示器安裝在套爪卡盤內(nèi),在主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中使用。制造商聲稱這些指示器可用于高達(dá)800 rpm的轉(zhuǎn)速,但是50到100 rpm范圍比較理想;如果主軸轉(zhuǎn)速過(guò)高,很難分辨哪一根軸需要調(diào)節(jié)。固定臂可在主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中使指示器表面保持靜止。每一次旋轉(zhuǎn)主軸,指示器表盤都將顯示其偏心度。您只需在觀察指示器的運(yùn)動(dòng)時(shí)緩進(jìn)機(jī)床軸即可。即使指示器的偏心度高達(dá)0.250英寸也可啟動(dòng)旋轉(zhuǎn),而且在幾秒內(nèi)即可完成調(diào)節(jié),因此節(jié)省了時(shí)間。
第三部分:刀架
選擇適當(dāng)?shù)牡都芘c選擇適當(dāng)?shù)牡毒咄戎匾?duì)于所有加工場(chǎng)合,應(yīng)盡可能選擇最短的刀架。此外,刀具在刀架中的設(shè)置應(yīng)盡可能增加距離。這樣可增加刀架對(duì)刀具的夾持力,并減少振動(dòng)。主軸頭部與刀尖的距離越短,整個(gè)裝置的剛性就越好。在切削時(shí),增加剛性意味著振動(dòng)更少。哈斯自動(dòng)化機(jī)械公司建議轉(zhuǎn)速高達(dá)10,000 rpm或者更高的刀架的平衡應(yīng)符合G2.5或者更高要求(在最高轉(zhuǎn)速下)。您可使用預(yù)平衡的刀架,但在刀架中安裝刀具時(shí)應(yīng)再次平衡。
刀架中的刀具應(yīng)被提供充分的支撐,只有少部分沒(méi)有支撐
提示:平衡刀架只會(huì)改善加工狀況。可延長(zhǎng)主軸以及刀具的使用壽命,還可改善部件表面質(zhì)量以及尺寸精度。如果安裝刀具的刀架平衡不符合G2.5規(guī)范要求,可能產(chǎn)生較差的工件表面質(zhì)量,并損壞主軸。
提示:如果要求主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)10,000 rpm,而且必須平衡刀架,那么不應(yīng)使用配有固定螺絲的端銑刀架。由于固定螺絲產(chǎn)生單向夾緊力,因此端銑刀架無(wú)法使刀具正常運(yùn)轉(zhuǎn)(與主軸同心)。最適合高速應(yīng)用的刀架為收縮配合刀架,套爪卡盤(配有平衡螺母),以及夾頭或者液壓夾頭。這些刀架可在刀具上產(chǎn)生均勻的夾緊力,因此TIR 幾乎為零。
提示:對(duì)于高速加工,圓柄刀具不應(yīng)帶有Weldon平面。Weldon平面會(huì)由于重量分布不均勻?qū)е率テ胶狻牡都苤醒由斐龅牡毒唛L(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。
第四部分:切削刀具
在選擇切削刀具時(shí),首先應(yīng)考慮需要執(zhí)行的操作。這里簡(jiǎn)單介紹了銑削操作中最常用的基本刀具。
鉆頭 鉆頭用于在工件上加工圓柱形孔。鉆孔可以是通孔或者盲孔。盲孔是指沒(méi)有完全貫穿工件的孔。通常,工程圖紙上都會(huì)規(guī)定某個(gè)鉆孔需要鉆至“外徑深度”。這表示孔徑必須為規(guī)定深度,不考慮鉆頭的斜角頭部。在測(cè)量刀具長(zhǎng)度偏移時(shí),所測(cè)量的是鉆頭及其頭部的長(zhǎng)度。那么鉆孔的深度應(yīng)該達(dá)到多少才能獲得正確的外徑深度?您需要知道鉆尖的長(zhǎng)度。
提示:鉆尖的長(zhǎng)度取決于刀鋒角以及鉆頭直徑。鉆頭直徑乘以某個(gè)常量即可得到鉆尖的長(zhǎng)度;常量的值取決于鉆尖角度(大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆頭的鉆尖角為118度)。
對(duì)于鉆尖角為: 118度 135度 141度 鉆頭直徑乘以: 0.3 0.207 0.177
使用這些常量可計(jì)算鉆尖長(zhǎng)度,誤差只有千分之幾英寸。
中心鉆
中心鉆是一種小型鉆頭,配有引導(dǎo)點(diǎn)。用于加工小徑孔,孔壁帶有錐度。
如果孔的位置必須保持較小公差,應(yīng)首先使用中心鉆,然后使用麻花鉆光整孔。中心鉆孔錐形壁面可保持麻花鉆在開(kāi)始鉆入工件時(shí)對(duì)正。
提示:許多機(jī)床都使用這種經(jīng)驗(yàn)方法:如果中心鉆孔的直徑公差不重要,應(yīng)盡可能增加鉆孔深度。在0.375英寸直徑以下,使用標(biāo)準(zhǔn)60度中心鉆孔加工的孔徑將接近鉆孔深度。對(duì)于較大的中心鉆 – 0.375英寸或者更大 – 深度與直徑比例更大,因此偏差可能達(dá)到0.080至0.100英寸。
擴(kuò)孔鉆
擴(kuò)孔鉆用于去除鉆孔中的少量材料。擴(kuò)孔鉆可使孔徑公差達(dá)到極小范圍,并可獲得極高的表面質(zhì)量。首先應(yīng)鉆孔,在孔壁面保留0.005至0.015英寸余量,然后由擴(kuò)孔鉆清除。
提示:在擴(kuò)孔時(shí),孔的尺寸以及位置精度的最佳狀態(tài)是按照下列步驟操作:首先鉆孔,然后鏜孔,最后擴(kuò)孔。
提示:擴(kuò)孔的余量取決于孔徑。一般情況下:
對(duì)于孔徑小于1/2“的孔 對(duì)于孔徑大于1/2”的孔 直徑余量低于0.0150“ 直徑余量0.030”
工件材料的類型以及孔的加工方法都會(huì)影響加工余量。
提示:在使用G85(鏜入,鏜出)固定循環(huán)進(jìn)出擴(kuò)孔鉆時(shí),可加工出精度最高,最均勻的表面。許多人都試圖使用G81(鉆孔)固定循環(huán)節(jié)省時(shí)間,該循環(huán)將刀送入后,快速退出。其加工速度超過(guò)G85,但通常會(huì)在孔的圓柱形表面上產(chǎn)生螺旋痕跡。盡管這種痕跡非常輕微,而且不會(huì)影響孔的尺寸,但某些客戶會(huì)因?yàn)榭椎耐庥^而拒絕接受。
絲錐
絲錐用于在鉆孔內(nèi)加工螺紋。
注:在使用銑床攻絲時(shí)必須特別小心。
提示:如果您使用可執(zhí)行剛性攻絲的機(jī)床,進(jìn)給速度(英寸每分)=螺距×轉(zhuǎn)/分。此外,攻絲尺寸不得超過(guò)1.5 x絲錐的外徑。如果接觸長(zhǎng)度超過(guò)緊固件直徑的1.5倍,螺紋連接的強(qiáng)度將不再增加。如果您需要增加螺紋深度,首先使用機(jī)床攻絲,然后手動(dòng)攻絲至最終深度。如果深度超過(guò)1.5 x孔徑,絲錐斷裂的可能性會(huì)大大增加。切屑控制較為困難。在盲孔攻絲時(shí),必須盡可能鉆至最大深度,以免在絲錐下方擠壓切屑。使用螺旋槽絲錐可將切屑帶出螺紋孔。為了進(jìn)一步減少攻絲的困難,應(yīng)確保所有需要攻絲的孔內(nèi)沒(méi)有切屑,并使用專用于所加工材料的攻絲液。
提示:螺孔鉆尺寸為特定絲錐規(guī)定的孔徑。對(duì)于75%有效螺紋而言,用于確定正確鉆孔尺寸的公式為:
D – 1/N,其中 D = 絲錐外徑
N = 每英寸的螺紋圈數(shù)
75%螺紋深度的螺紋孔,強(qiáng)度只比100%螺紋深度的螺紋孔低5%,且切削力只需1/3。
端銑刀
端銑刀的形狀類似于鉆頭,但底部平坦。主要用于刀具側(cè)面切削,加工工件的輪廓。
提示:在使用刀具補(bǔ)償功能(G41 以及 G42)編程,進(jìn)行端銑刀輪廓切削或者型腔刀具軌跡時(shí),調(diào)節(jié)加工部位尺寸非常靈活。使用刀具補(bǔ)償功能可調(diào)節(jié)原料的切削量。端銑刀磨損時(shí),少量偏移調(diào)節(jié)可確保每一個(gè)部件都有相同的尺寸。您還可使用不同尺寸的刀頭,讓機(jī)床沿著原來(lái)設(shè)置的刀具路徑切削出相同的部件尺寸。
圓鼻端銑刀
圓鼻端銑刀與普通的端銑刀相同,但在凹槽與端銑刀底部相交的彎角處有一半徑。該半徑最大可達(dá)到刀具直徑的一半。
提示:圓鼻端銑刀在加工壁面與底面之間的圓角時(shí)非常有效。而且可提高端銑刀的強(qiáng)度。在加工硬質(zhì)材料時(shí),標(biāo)準(zhǔn)端銑刀的尖角容易碎裂,而且磨損速度比圓鼻端銑刀更快。圓鼻端銑刀的半徑在切入工件時(shí)更為緩和。
球銑刀
球銑刀是一種圓角半徑正好等于刀具直徑一半的圓鼻端銑刀。這使得刀尖的形狀正好為球形。還可像端銑刀一樣用刀具的側(cè)面切削。
提示:球銑刀的主要用途是加工放樣曲面。刀具的球形輪廓能夠沿著任何起伏表面移動(dòng),并可沿著刀具的“球狀末端”切削任何位置。由于球能夠在表面上滾動(dòng),因此球銑刀可用于切削任何此類表面。
嵌齒端銑刀
嵌齒端銑刀與標(biāo)準(zhǔn)端銑刀相同,但配有可更換的硬質(zhì)合金刀片。
提示:嵌齒端銑刀用于在更高速度下切削硬質(zhì)合金之外的金屬。這種刀具的直徑范圍很廣,能夠?qū)崿F(xiàn)更大深度的切削。這一點(diǎn)非常有用,但在使用這些刀具時(shí),最好計(jì)算切削所需的功率。在哈斯控制設(shè)備上,這只是小菜一碟:在前面板上有一個(gè)按鈕標(biāo)有“HELP/CALC”。按下該按鈕可打開(kāi)幫助菜單,再次按下可打開(kāi)計(jì)算器功能。使用PAGE UP/PAGE DOWN按鍵可在下列三個(gè)頁(yè)面之間滾動(dòng):三角學(xué)幫助,圓形內(nèi)插幫助,以及銑削幫助。每一個(gè)頁(yè)面在左上角都有一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算器。在銑削幫助頁(yè)面上,可求解三個(gè)方程:
1.SFM =(刀具直徑[英寸])* RPM * 3.14159 / 12 2.(切屑載荷[英寸])=(進(jìn)給速度[英寸/分])/ RPM / 槽數(shù) 3.(進(jìn)給速度[英寸/分])= RPM /(螺距)
在使用這三個(gè)方程時(shí),您可輸入已知參數(shù),控制設(shè)備將計(jì)算并顯示剩余的未知數(shù)。在計(jì)算切削所需功率時(shí),必須輸入RPM,進(jìn)給速度,槽數(shù),切削深度,切削寬度并從菜單中選擇某一材料。如果更改上面的任一數(shù)值,計(jì)算器都會(huì)自動(dòng)更新切削所需功率。
選擇刀具時(shí)下一步需要考慮的是切削的材料。在金屬加工行業(yè)中最常見(jiàn)的切削材料可分為兩類:不含鐵與含鐵材料。不含鐵材料包括鋁和鋁合金、銅和銅合金、鎂合金、鎳與鎳合金、鈦與鈦合金。普通的含鐵材料包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、工具鋼,以及含鐵鑄造材料例如鑄鐵。不含鐵金屬比較軟,容易切削,但鎳與鈦除外。含鐵金屬通常較硬,難于切削。
在選擇刀具時(shí),刀具材料是最重要的考慮因素。大部分上述刀具都采用三種基本材料:高速鋼、硬質(zhì)合金以及硬質(zhì)合金嵌齒。幾乎所有這些基本刀具材料都可用于切削各種材料。區(qū)別只在性能。高速鋼刀具的硬度非常高,但耐磨性較差。硬質(zhì)合金的耐磨性非常好,但容易碎裂。硬質(zhì)合金適合在較高轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度下切削材料,但價(jià)格更貴。硬質(zhì)合金嵌齒刀具非常適合大批量生產(chǎn)場(chǎng)合,因?yàn)槊恳粋€(gè)嵌齒上都有多個(gè)切削邊。某個(gè)切削邊磨損后,您可分度至另一個(gè)切削邊,在所有切削邊都已用過(guò)之后,只需更換嵌齒,而非整個(gè)刀具。
提示:如果您正在使用高速鋼鉆頭,必須首先使用中心鉆。然后再鉆孔。這可確保鉆孔的正確位置。如果你正在使用硬質(zhì)合金鉆頭,沒(méi)有必要首先將鉆頭居中,因?yàn)橛操|(zhì)合金鉆頭配有自行對(duì)中的刀尖。如果使用硬質(zhì)合金鉆頭鉆削已經(jīng)執(zhí)行中心鉆加工的孔,則會(huì)損壞鉆頭。外切削邊緣會(huì)在鉆頭開(kāi)始切削之前接觸錐形壁面。這會(huì)對(duì)外切削邊造成沖擊,并導(dǎo)致鉆頭碎裂。硬質(zhì)合金鉆頭必須首先從刀尖開(kāi)始切削,然后再使用外切削邊。
這些刀具材料都可采用各種不同的涂層以提高其性能。目前最常用的三種涂層材料為氮化鈦(TiN),碳氮化鈦(TiCN),以及氮化鋁鈦(TiAlN)。TiN涂層的金色非常容易識(shí)別。TiN涂層的優(yōu)點(diǎn)是表面硬度更高、刀具使用壽命更長(zhǎng)、耐磨性更好、潤(rùn)滑性更佳,可減少摩擦,并降低邊緣積聚。TiN涂層主要用于加工低合金鋼和不銹鋼。相比較TiN而言,TiCN涂層顏色為灰色,硬度更高。其優(yōu)點(diǎn)在于切削速度和進(jìn)給速度更高(與TiN相比可提高40% 至60%),金屬切除速度更快,而且具有極佳的耐磨性能。TiCN涂層可加工所有材料。TiAlN涂層呈現(xiàn)灰色和黑色,主要用于加工硬質(zhì)合金。適合非常高的加工溫度,最高可達(dá)800℃,這使其非常適合不使用冷卻劑的高速加工場(chǎng)合。推薦使用壓縮空氣清除切削區(qū)域的切屑。這種刀具非常適合硬質(zhì)鋼、鈦以及鎳合金,包括鑄鐵以及高硅鋁之類的磨蝕性材料。
在選擇端銑刀時(shí),凹槽數(shù)或切削邊數(shù)是一個(gè)重要因素。端銑刀的槽越多,槽的尺寸就越小或者越窄。雙槽端銑刀的中心實(shí)心部分大約為端銑刀直徑的52%。三槽端銑刀的中心部分為直徑的56%,四槽或者槽數(shù)更多的端銑刀的中心部分為直徑的61%。這表示端銑刀的槽數(shù)越多,切削中的剛性就越高。建議兩槽端銑刀用于較軟的粘性材料,例如鋁和銅。建議四槽端銑刀用于較硬的鋼材。
第五部分:切削速度以及進(jìn)給速度
切削速度指的是刀具的切削邊相對(duì)于工件的移動(dòng)速度,以英尺/分(SFM)為單位。進(jìn)給速度指的是工件進(jìn)入刀具的速度,以英寸/分(IPM)(或者毫米)為單位。進(jìn)給速度和切削速度會(huì)影響切削的完成時(shí)間、刀具的使用壽命、加工表面質(zhì)量以及機(jī)床所需功率。切削速度主要取決于需要切削的材料以及刀具材料。為了計(jì)算正確的主軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分RPM),將SFM建議值乘以3.82,然后除以刀具直徑。3.82為將SFM轉(zhuǎn)換為RPM的常數(shù)。進(jìn)給速度取決于切削的寬度和深度,所需表面質(zhì)量以及許多其他變量。所需的進(jìn)給速度=每齒進(jìn)給量×齒數(shù)×主軸轉(zhuǎn)速。
提示:可參考機(jī)械手冊(cè)?或者其他參考資料以計(jì)算正確的速度。大多數(shù)刀具制造商都可根據(jù)所需切削材料提供一般性的刀具指導(dǎo)。許多制造商甚至可提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù),幫助您選擇正確的刀具、涂層以及切削速度。
提示:盡管制造商提供的刀具速度以及進(jìn)給速度參考資料可方便您的使用,但僅供參考。在許多場(chǎng)合下,這些數(shù)字適用于理想情況,因此不一定適合實(shí)際應(yīng)用。在根據(jù)切削條件調(diào)整刀具時(shí),經(jīng)驗(yàn)非常重要。切削過(guò)程中可能出現(xiàn)振動(dòng),因此可能需要改變切削速度以及進(jìn)給速度以消除這些現(xiàn)象。
提示:哈斯控制設(shè)備配有標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算器功能,可幫助操作員執(zhí)行三角、圓形內(nèi)插以及銑削計(jì)算。如需使用這些功能,只需兩次按下HELP/CALC按鈕,然后使用PAGE UP或者PAGE DOWN選擇希望使用的計(jì)算器。輸入提示數(shù)據(jù),控制設(shè)備將自行計(jì)算。
在最短時(shí)間內(nèi)設(shè)置CNC銑床,使其能夠加工質(zhì)量最高的部件需要注意兩個(gè)方面。首先需要掌握充分的常識(shí)。其次,應(yīng)精通本文中所提到的各個(gè)方面。許多資源都可提供關(guān)于這些方面的有用信息。哈斯自動(dòng)化機(jī)械公司應(yīng)用部門可為您解答所有關(guān)于哈斯機(jī)床的問(wèn)題,以及在加工中可能遇到的一些問(wèn)題。此外,刀具制造商也可針對(duì)其產(chǎn)品為您提供咨詢服務(wù)。最后,您還可在因特網(wǎng)上查找大量信息。
第六部分:自動(dòng)刀具管理
用戶可利用哈斯控制設(shè)備監(jiān)控機(jī)床功能,記錄機(jī)床所使用的刀具的數(shù)據(jù)。控制設(shè)備可按照刀具編號(hào)監(jiān)控刀具,并記錄主軸載荷,進(jìn)給時(shí)間以及每一把刀具的使用情況,同時(shí)保存這些信息以便用戶使用。
提示:刀具載荷頁(yè)面位于當(dāng)前指令顯示中(無(wú)論在哪種模式下,在當(dāng)前指令顯示中,按一次PAGE UP都可切換到刀具載荷頁(yè)面)。設(shè)置84,刀具過(guò)載操作,將決定機(jī)床針對(duì)刀具過(guò)載的響應(yīng)。設(shè)置84共有四個(gè)選項(xiàng):報(bào)警、進(jìn)給暫停,蜂鳴器或者自動(dòng)進(jìn)給。在主軸載荷超過(guò)刀具載荷屏幕中LIMIT%欄輸入的數(shù)值時(shí),機(jī)床將作出響應(yīng)。如果刀具沒(méi)有設(shè)置極限值,機(jī)床不會(huì)作出響應(yīng)。
設(shè)置84可用于防止加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題。例如:
刀具以及嵌齒磨損,也可能導(dǎo)致主軸載荷增加。監(jiān)控主軸載荷可幫助操作員確定何時(shí)應(yīng)該更換刀具或者嵌齒。
如果冷卻劑不足可能導(dǎo)致材料粘結(jié),或者刀具粘上金屬屑,從而妨礙排屑,影響刀具的切削動(dòng)作。還可能導(dǎo)致主軸載荷增加;因此在這種情況下由機(jī)床監(jiān)控載荷也非常有用。如果切削深度或者寬度不均,只會(huì)在特定部件上增加主軸載荷。在設(shè)置84中選擇自動(dòng)進(jìn)給可降低機(jī)床的進(jìn)給速度,以保持刀具載荷頁(yè)面上設(shè)置的最大值。參數(shù)299, 300以及301可控制減速以及恢復(fù)時(shí)間。
提示:保持刀具的刀尖狀態(tài)可提高生產(chǎn)速度。可跟蹤特定刀具隨著時(shí)間的性能變化情況。在了解刀具可加工部件的次數(shù)(同時(shí)保持可用性)之后,可利用該信息限制刀具的使用次數(shù)。例如,如果知道某個(gè)刀具在使用27次之后無(wú)法再用,則在刀具使用壽命屏幕上(當(dāng)前指令頁(yè)面;按兩次PAGE UP)可在報(bào)警欄輸入25或26。在使用25或者26次之后,機(jī)床將產(chǎn)生報(bào)警362,刀具使用復(fù)位。此時(shí),操作員可按下RESET清除報(bào)警,更換嵌齒或者刀具,并歸零刀具使用壽命屏幕中使用次數(shù)欄中的刀具使用次數(shù)。
提示:如需清空保存在刀具載荷以及刀具使用壽命屏幕中的數(shù)值,將光標(biāo)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)行和欄,然后按下小鍵盤上的ORIGIN按鈕。如果希望某個(gè)清空欄中的所有數(shù)據(jù),將光標(biāo)移動(dòng)到該欄的頂部,然后按下ORIGIN按鈕。
哈斯刀具托架系統(tǒng)
哈斯刀具托架系統(tǒng)安裝在機(jī)床背面,可方便取用常用刀具。刀具托架的尺寸為45“ x 19”,可適合大多數(shù)立式以及臥式加工中心。
系統(tǒng)配有一個(gè)托架和儲(chǔ)箱,附加的刀具托盤以及刀具箱可單獨(dú)訂購(gòu)。
每個(gè)托架的最大載重能力為120磅。
垂直空間:托架上可擺放六個(gè)40-錐度托盤或五個(gè)50-錐度托盤(刀架空置)。
第三篇:數(shù)控機(jī)床2014(推薦)
試卷代號(hào):243 1中央廣播電視大學(xué)2013-2014學(xué)第一學(xué)期“開(kāi)放專科”期末考試
數(shù)控機(jī)床試題
一、單項(xiàng)選擇題(15道題,每小題3分,共45分)
1.(C)屬于數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體。A.自動(dòng)換刀裝置B.伺服電機(jī)C.進(jìn)給機(jī)構(gòu)D.脈沖編碼器
2.滾珠絲杠螺母副消除間隙的主要目的是(B)。A.減小摩擦力矩B.提高反向傳動(dòng)精度和軸向剛度C.增大驅(qū)動(dòng)力矩D.提高使用壽命
3.按照運(yùn)動(dòng)軌跡控制分類,數(shù)控鉆床屬于(A)。A.點(diǎn)位控制B.輪廓控制C.直線控制D.遠(yuǎn)程控制
4.對(duì)箱體類,異形類,型腔模具工件,如果加工余量小(精加工),而且以單面孔系加工為主,工序集中的,一般選用(C)進(jìn)行加工。A.臥式加工中心B.?dāng)?shù)控車床C.立式加工中心D.車削中心
5.(C)是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)。A.控制介質(zhì)B.反饋裝置C.伺服系統(tǒng)D.輔助裝置
6.?dāng)?shù)控機(jī)床的液壓系統(tǒng)的控制屬于機(jī)床的邏輯控制,由(D)完成。A.脈沖編碼器B.?dāng)?shù)控裝置C.伺服驅(qū)動(dòng)控制器D.可編程控制器
7.位置檢測(cè)勞置是位置控制閉環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分,是保證數(shù)控機(jī)床(A)的關(guān)鍵。A.精度B.穩(wěn)定性C.效率D.速度
8.圖1所示臥式加工中心的自動(dòng)換刀裝置采用的是(A)換刀方式。A.機(jī)械手B.刀庫(kù)式C.成套更換方式D.轉(zhuǎn)塔式
9.加工中心最突出的特征是是設(shè)置有(B),并能自動(dòng)換刀。A.自動(dòng)排屑裝置B.刀庫(kù)C.自動(dòng)交換工作臺(tái)D.主軸準(zhǔn)停裝置
10.ATC是(A),數(shù)控機(jī)床采用其后數(shù)控加工的輔助時(shí)間主要用于工件的安裝和調(diào)整。A.自動(dòng)換刀系統(tǒng)B.自動(dòng)托盤交換系統(tǒng)C.自動(dòng)排屑系統(tǒng)D.自動(dòng)冷卻系統(tǒng)
11.下列(D)檢驗(yàn)屬于定位精度檢驗(yàn)。A.主軸軸向及徑向跳動(dòng)B.主軸在Z軸方向移動(dòng)的直線度C.X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互垂直度D.直線運(yùn)動(dòng)軸機(jī)械原點(diǎn)的返回精度
12.液壓和氣動(dòng)裝置在數(shù)控車床中不能用于(A)。A.交流伺服電機(jī)的控制B.尾架套筒的頂出和退回C.主軸高低速的換擋D.卡盤的夾緊與放松
13.?dāng)?shù)控電火花加工機(jī)床的加工局限性有(D)。A.電火花加工屬不接觸加工B.易于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化C.加工過(guò)程中沒(méi)有宏觀切削力D.只能用于加工金屬等導(dǎo)電材料
14.加工中心按照功能特征分類,可分為(C)、鉆削和復(fù)合加工中心。A.刀庫(kù)十主軸換刀B.臥式C.鏜銑D.三軸
15.數(shù)控機(jī)床的故障按故障特征分類,可分為(B)和有報(bào)警故障兩大類。A.隨機(jī)性故障B.無(wú)報(bào)警故障C.可恢復(fù)性故障D.機(jī)械故障
二、判斷題(5道題,每小題2分,共10分)
16.(√)數(shù)控機(jī)床是為了解決單件、小批量、精度高、形狀復(fù)雜的零件加工的自動(dòng)化要求而產(chǎn)生的。17.(×)數(shù)控機(jī)床加工的加工精度比普通機(jī)床高,是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的傳動(dòng)鏈較普通機(jī)床的傳動(dòng)鏈長(zhǎng)。
18.(×)數(shù)控機(jī)床工作的環(huán)境溫度是沒(méi)有限制條件的。19.(√)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心。20.(×)液壓裝置工作速度快和工作頻率高,對(duì)環(huán)境要求適應(yīng)性好,裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作
介質(zhì)不污染環(huán)境。
三、簡(jiǎn)答題(3道題,共25分)
21.?dāng)?shù)控機(jī)床常見(jiàn)的導(dǎo)軌類型有哪幾種?(5分)答:數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌類型有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等
22.簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。(10分)答:(1)高的靜、動(dòng)剛度;(2)良好的抗振性能;(3)良好的熱穩(wěn)定性;4)高的靈敏度;(5)高效化裝置、高人性化操作。
23.與普通機(jī)床相比較,數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些?(10分)
答:1)轉(zhuǎn)速高、功率大;(2)變速范圍寬;(3)主軸變換迅速可靠;(4)主軸組件的耐磨性高
四、綜合題(共20分)
圖2為CJK1640型數(shù)控車床外形圖,圖3為CK7525型數(shù)控車床外形圖,識(shí)圖并回答下
列問(wèn)題。
24.圖2中的CJK1640型數(shù)控車床和圖3中的CK7525型數(shù)控車床,按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類,各屬于什么類型的數(shù)控車床?(4分)A)經(jīng)濟(jì)(2分);(B)全功能。(2分)(A)圖2中的CJK1640型數(shù)控車床屬于一型數(shù)控車床
(B)圖3中的CK7525型數(shù)控車床屬于型數(shù)控車床
25.圖2中的CJK16 40型數(shù)控車床,這種類型的數(shù)控車床的特點(diǎn)是什么?(3分)
答:經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般是在普通車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),并采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。其控制部分采用單板機(jī)、單片機(jī)或檔次比較低的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此類車床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉。但功能簡(jiǎn)單
26.圖3中的CK7525型數(shù)控車床,這種類型的數(shù)控車床的特點(diǎn)是什么?(3分)
答:全功能型數(shù)控車床控制系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)型的,帶有高分辨率的CRT顯示器以及各種顯示、圖形仿零點(diǎn)、刀具補(bǔ)償?shù)裙δ埽揖哂型ㄐ呕蚓W(wǎng)絡(luò)接口。全功能型數(shù)控車床采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng),可以進(jìn)行多個(gè)坐標(biāo)軸的控制,并有高剛度、高精度和高效率等特點(diǎn)。
27.從床身結(jié)構(gòu)上看,這兩個(gè)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局有什么不同?各自的特點(diǎn)是什么?(10分)
答:(1)圖1中的CJK1640型數(shù)控車床,采用水平床身。(2分)圖2中的CK7525型數(shù)控車床,采用傾斜床身。(2分)(2)水平床身特點(diǎn):是加工工藝性好,其刀架水平放置,有利于提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度,但這
種結(jié)構(gòu)床身下部空間小,排屑困難。(3分)
傾斜床身特點(diǎn):①機(jī)床外形美觀,占地面積小; ②易于排屑和冷卻液的排流;③便于操作者操作和觀察;④易于安裝上下料機(jī)械手,實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化; ⑤可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu),以提高床身的剛度。(3分)
第四篇:知識(shí)分子的硬度
讀《陳寅恪的最后20》年,掩卷沉思,一個(gè)桀驁不屈的知識(shí)份子的形象屹然而立。
陳寅恪(1890—1969),義寧(今修水縣)人,清朝著名詩(shī)人陳三立之子,先后留學(xué)德國(guó)、瑞士、法國(guó)。學(xué)貫中西,通曉多種語(yǔ)言,國(guó)學(xué)深厚,國(guó)史精熟,被尊為史學(xué)權(quán)威。曾任清華大學(xué)歷史、中文、哲學(xué)三系教授。解放前夕,國(guó)民黨派專機(jī)接他去臺(tái)灣,他堅(jiān)決拒絕。新中國(guó)成立后,受聘于嶺南大學(xué)(現(xiàn)中山大學(xué))一級(jí)教授。
陳寅恪,他應(yīng)該是50、60年代對(duì)抗政治侵蝕表現(xiàn)得最頑強(qiáng),也是最“成功”的一個(gè)學(xué)者。這“成功”當(dāng)然有賴于他學(xué)貫中西、世人難以望其項(xiàng)背的淵博學(xué)識(shí)(這種淵博讓狂熱的人對(duì)他多少有些敬畏),也有賴于時(shí)任廣州省省委書(shū)記的陶鑄和中大副校長(zhǎng)陳序經(jīng)的鼎力保護(hù),當(dāng)然,最主要的還是有賴于他那絕不妥協(xié)的桀驁不屈的精神以及至始至終“只問(wèn)學(xué)術(shù)、不問(wèn)政治”的治學(xué)原則。
關(guān)于陳寅恪知識(shí)的淵博,有一則真實(shí)的笑話可以窺見(jiàn)一斑。當(dāng)時(shí),同是史學(xué)權(quán)威的郭沫若向國(guó)人號(hào)召:“??在史學(xué)研究方面,我們要在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),在資料的占有上超過(guò)陳寅恪”。因?yàn)椤耙诓惶L(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)在資料的占有上超過(guò)陳寅恪”,全國(guó)高等院校興起了“每人多讀一本書(shū)”的活動(dòng)。他的理論依據(jù)是——如果陳寅恪掌握了八十本書(shū)的資料,那么一百個(gè)人每人掌握一本書(shū)的資料,合起來(lái),就可以超過(guò)陳寅恪了。一道簡(jiǎn)單的小學(xué)算術(shù),解決了一道很大的政治難題。今天看來(lái),是何等的荒唐可笑,可在當(dāng)時(shí)卻也刮起一陣旋風(fēng)。政治的狂熱會(huì)導(dǎo)致怎樣的愚昧與無(wú)知?!
作家程乃珊在其散文《生命之樹(shù)長(zhǎng)綠》中說(shuō):“形體的衰老無(wú)損生命的尊嚴(yán)”。陳寅恪驗(yàn)證了此言!陳寅恪,年老多病,臏足盲翁,生活無(wú)法自理。然而,就是這樣一個(gè)生命體征日漸式微的老人,竟向北京當(dāng)局提出在當(dāng)時(shí)無(wú)疑是驚世駭俗的兩個(gè)條件——“允許研究所不宗奉馬列主義,不學(xué)習(xí)政治;請(qǐng)毛公(毛澤東)和劉公(劉少奇)給一個(gè)允許證明書(shū),以作擋箭牌”,以此作為擔(dān)任中古史研究所所長(zhǎng)的條件。
在那個(gè)“人人言必稱馬列,著文論說(shuō)以引用馬列和毛澤東著作原文原話為榮事”的時(shí)代,陳寅恪竟然公然提出不學(xué)馬列,在當(dāng)時(shí)的中國(guó),不會(huì)有第二人!陳寅恪提出此要求,并非逞一時(shí)之氣,也并非標(biāo)新立異,他要“為學(xué)術(shù)爭(zhēng)自由”。對(duì)于一個(gè)真正的學(xué)人來(lái)說(shuō),自由是學(xué)術(shù)的生命。勿自由,寧愿死!當(dāng)助教黃萱問(wèn)陳寅恪,如果北京當(dāng)局答應(yīng)他的條件又怎么辦時(shí),陳寅恪毫不猶豫地回答:“那我就去,犧牲也可以。”可見(jiàn),這是一個(gè)視學(xué)術(shù)自由高于生命的錚錚學(xué)者!讓造反派心有畏懼、甚至敬畏的也就是這種桀驁的學(xué)人風(fēng)骨!
很多人,在文革中被迫背叛他人也背叛自己;也有很多人,在文革中不堪凌辱而自絕于世。名聲顯赫的民盟主席張伯鈞,在“批右”時(shí)不也趕快“認(rèn)錯(cuò)”了嗎?因?yàn)閺埐x認(rèn)錯(cuò)得及時(shí)和徹底,因而在被打入右派后,還保留著相當(dāng)?shù)拇觥獙\嚒N師等,這讓同是民盟大將同樣被打?yàn)橛遗傻牧_隆基后來(lái)“大徹大悟”,羨慕不已。
馬列主義權(quán)威、歷史學(xué)家翦伯贊夫婦,在自絕前,口袋里揣著兩張紙條,一張表明自己“實(shí)在交代不出來(lái),走了這條絕路”,另一張紙條則三呼“毛主席萬(wàn)歲!毛主席萬(wàn)萬(wàn)歲!毛主席萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)歲”!據(jù)說(shuō),“這是中國(guó)知識(shí)分子在文革中自殺的標(biāo)準(zhǔn)格式。”
晚年的陳寅恪,風(fēng)燭殘年,負(fù)鼓盲甕,臥床不起,但他沒(méi)有被怪異的社會(huì)“標(biāo)準(zhǔn)格式化”,更沒(méi)有被異化,至死不屈!什么是知識(shí)份子的硬度?陳寅恪就是最好的詮釋——桀驁不屈,遺世獨(dú)立!
讀陳一書(shū),不得不提一位女性,她就是陳寅恪在中山大學(xué)的摯友——中文系教授冼玉清。這位在世俗眼里甚是奇怪的女性,終身不曾婚嫁,立志“以事業(yè)為丈夫,以學(xué)校為家庭,以學(xué)生為子女”‘“意志終身從事教育,犧牲個(gè)人幸福,以為人群某幸福。”然而,這一位甘愿為教育事業(yè)奉獻(xiàn)終身的奇女子,卻在“肅反”運(yùn)動(dòng)中被中山大學(xué)早早的“整編”出去,并被勒令搬出校園。空有報(bào)國(guó)之志,國(guó)家卻向她關(guān)起大門!1965年,終年七十歲的冼玉清終因留下未竟的事業(yè),抱恨而終,遺憾千年。如果故事到此為止,倒也不必特別一書(shū),畢竟,在那個(gè)年代,冼玉清的遭遇比比皆是。值得一書(shū)的是,晚年在香港治病的冼玉清,把父親留給她的在香港和澳門的資產(chǎn)、股票等私人財(cái)產(chǎn),除了極小的一部分留給家族親戚外,絕大部分捐贈(zèng)給祖國(guó)。可是那時(shí)的中共當(dāng)局卻一直認(rèn)為她的“思想很落后”,不同意一生酷愛(ài)講壇的她在香港講學(xué)、演講,甚至去日本旅游。
今天我們會(huì)問(wèn),冼玉清已經(jīng)離開(kāi)了中山大學(xué),也遠(yuǎn)非共產(chǎn)黨員,且人在香港,為什么凡事都要征求廣東省委的意見(jiàn)?我想,這就是知識(shí)分子的自律精神吧,這種自律表現(xiàn)出來(lái)就是一種高度的原則性和紀(jì)律性。在那個(gè)年代,香港和日本都姓資,與祖國(guó)大陸水火不容!冼玉清雖非共產(chǎn)黨員,但中共后面是她摯愛(ài)的祖國(guó)。在這個(gè)“大是大非”的問(wèn)題上,冼玉清毫不猶豫的聽(tīng)從祖國(guó)的指揮。
算來(lái),1966年,冼玉清捐贈(zèng)給祖國(guó)大陸五十萬(wàn)港幣!在那個(gè)外匯高度緊張的時(shí)期,五十萬(wàn)港幣無(wú)疑是雪中送炭。冼玉清捐贈(zèng)的豈止是五十萬(wàn)港幣啊,她奉獻(xiàn)的是一個(gè)知識(shí)份子的拳拳愛(ài)國(guó)之心。!我常在想,是什么令那個(gè)年代的知識(shí)分子,可以這么不計(jì)個(gè)人得失恩怨,對(duì)祖國(guó)對(duì)政府對(duì)人民如此赤誠(chéng)忠貞?我想,這也是知識(shí)份子的一種硬度——愛(ài)國(guó)、忠貞、自律,不計(jì)個(gè)人得失!
最后談?wù)勱惤|的的寫(xiě)作筆法。陳寅恪治史,“無(wú)一字無(wú)出處”,這位研究陳寅恪的學(xué)者,在撰文時(shí),也極力遵循陳治史的原則,以力求還原歷史的面貌,增強(qiáng)說(shuō)服力。出發(fā)點(diǎn)是好的,但繁冗的考據(jù),卻給讀者的閱讀帶來(lái)一定的難度和阻遏。另外,作者個(gè)人的評(píng)論過(guò)多,有凌駕于讀者之嫌。閱讀時(shí),對(duì)陳寅恪一無(wú)所知的我,在讀了很多章節(jié)之后總感覺(jué)作者仍未切入正題,這大概是跟作者過(guò)多的“旁征博引”和過(guò)多的評(píng)論性語(yǔ)言有關(guān)吧。不能不說(shuō)是一種遺憾。
第五篇:硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告
硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span id="jdb3l39rxn9" class="content_title3">1、了解常用硬度測(cè)量原理及方法; 2、了解布氏與洛氏硬度的測(cè)量范圍及其測(cè)量步驟與方法;二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 洛氏硬度計(jì)、布洛維硬度計(jì)、軸承、試塊 三、實(shí)驗(yàn)原理 1.硬度就是表示材料性能的指標(biāo)之一,通常指的就是一種材料抵抗另一較硬的具有一定形狀與尺寸的物體(金剛石壓頭或鋼球)壓入其表面的阻力。由于硬度試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行,又無(wú)損于零件,因此在生產(chǎn)與科研中應(yīng)用十分廣泛。常用的硬度試驗(yàn)方法有:洛氏硬度計(jì),主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。布氏硬度計(jì),應(yīng)用于黑色、有色金屬材料檢驗(yàn),也可測(cè)一般退火、正火后試件的硬度。
2.洛氏硬度 洛氏硬度測(cè)量法就是最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它就是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷與主載荷)作用下,壓入材料的塑性變形濃度來(lái)表示的。通常壓入材料的深度越大,材料越軟;壓入的濃度越小,材料越硬。下圖表示了洛氏硬度的測(cè)量原理。
圖: 未加載荷,壓頭未接觸試件時(shí)的位置。
2-1:壓頭在預(yù)載荷 P0(98、1N)作用下壓入試件深度為 h0 時(shí)的位置。h0 包括預(yù)載所相起的彈形變形與塑性變形。
2-2:加主載荷 P1 后,壓頭在總載荷 P= P0+ P1 的作用下壓入試件的位置。
2-3:去除主載荷 P1 后但仍保留預(yù)載荷 P0 時(shí)壓頭的位置,壓頭壓入試樣的深度為 h1。由于 P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除,所以壓頭位置提高了 h,此時(shí)壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃度為h= h1-h0。實(shí)際代表主載 P1 造成的塑性變形深度。
h 值越大,說(shuō)明試件越軟,h 值越小,說(shuō)明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念,人為規(guī)定,用一常數(shù) K 減去壓痕深度 h 的數(shù)值來(lái)表示硬度的高低。并規(guī)定 0、002mm 為一個(gè)洛氏硬度單位,用符號(hào) HR 表示,則洛氏硬度值為: 002.0-Hh kR ? 3、布氏硬度 布氏硬度的測(cè)定原理就是用一定大小的試驗(yàn)力 F(N)把直徑為 D(mm)的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬的表面,保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕平均直徑 d(mm),然后按公式求出布氏硬度 HB 值,或者根據(jù) d 從已備好的布氏硬度表中查出 HB 值。
測(cè)量范圍為 8~650HBW
由于金屬材料有硬有軟,被測(cè)工件有厚有薄,有大有小,如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力 F 與壓頭直徑 D,就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件與材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此,在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí),要求能使用不同大小的試驗(yàn)力與壓頭直徑,對(duì)于同一種材料采用不同的 F 與 D 進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),能否得到同一的布氏硬度值,關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似,即可建立F與D的某種選配關(guān)系,以保證布氏硬度的不變性。
特點(diǎn):一般來(lái)說(shuō),布氏硬度值越小,材料越軟,其壓痕直徑越大;反之,布氏硬度值越 大,材料越硬,其壓痕直徑越小。布氏硬度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)就是具有較高的測(cè)量精度,壓痕面積大,能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度,測(cè)得的硬度值也較準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.測(cè)量滾動(dòng)軸承表面洛氏硬度值 使用洛氏硬度計(jì)對(duì)軸承外圈進(jìn)行硬度測(cè)定,記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù):
加載力(kgf)=
1471 N
硬度值測(cè)定平均值 測(cè)量次數(shù) 第一次 第二次 第三次 HRC 61、9 61、2 62、6 61、9 2.測(cè)量試塊表面布氏硬度值 在布洛維硬度計(jì)上,使檔位調(diào)至布氏硬度測(cè)定檔,試塊進(jìn)行表面硬度測(cè)定,記錄相關(guān)測(cè)定數(shù)據(jù): 加載力(kgf)=
980 N
凹痕直徑(mm)平均值(mm)測(cè)定次數(shù) 第一次 第二次 第三次 X 方向 254、9 251、2 250、1 252、1 Y 方向 256、3 244、6 250、5 250、5)-D-(D22 2d DPHB??
(D=2、5 mm;
d=讀數(shù)差×0、004)五、思考題 1.測(cè)量硬度前為什么要進(jìn)行打磨? 答:測(cè)試樣品與工作臺(tái)的接觸面不平。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 230、1-2004,洛氏硬度值=100-h/0、002,式中 h 為洛氏硬度計(jì)壓頭壓入樣品的深度,也就就是說(shuō)每 0、002 毫米或 2 微米代表 1HRC硬度單位,因此被測(cè)試樣品與工作臺(tái)接觸面的平整度將對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)試樣底面不平時(shí),載荷完全施加時(shí)只要試樣因?yàn)椴黄秸鴮?dǎo)致輕微的偏轉(zhuǎn),就可能使壓頭多向下移動(dòng)幾個(gè)微米,測(cè)試結(jié)果就可能引起 1-5HRC 的誤差,甚至更大。因此,測(cè)試前被測(cè)樣品的底面必須用機(jī)械加工(如磨床)或手工方法(如砂紙打磨)磨平,以減小測(cè)試誤差。
2.HRC、HB 與 HV 的試驗(yàn)原理有何異同? 答:1、布氏硬度(HB)
以一定的載荷(一般 3000kg)把一定大小(直徑一般為 10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時(shí)間,去載后,負(fù)荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2(N/mm2)。
2、洛氏硬度(HR)
當(dāng) HB>450 或者試樣過(guò)小時(shí),不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它就是用一個(gè)頂角 120°的金剛石圓錐體或直徑為 1、59、3、18mm 的鋼球,在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同,分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示:
HRA:就是采用 60kg 載荷與鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。
HRB:就是采用 100kg 載荷與直徑 1、58mm 淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC:就是采用 150kg 載荷與鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。維氏硬度(HV)
以120kg以內(nèi)的載荷與頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度 HV 值(kgf/mm2)。
3.HRC、HB 與 HV 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?各自適用范圍就是什么?舉例說(shuō)明 HRC、HB 與 HV適用于哪些材料及工藝?
答:布氏硬度(HB)適用于退火正火鋼,壓痕大,適用于硬度不均勻材料,不適用于薄料。硬度值應(yīng)在有效測(cè)量范圍內(nèi)(HRC 為 20-70)為有效;布氏硬度計(jì)多用于原材料與半成品的檢測(cè),由于壓痕較大一般不用于成品檢測(cè)。一般 HBS 只適用于 450N/mm 2(MPa)以下的金屬材料,對(duì)于較硬的鋼或較薄材料不適用;維氏硬度適用于較大工件與較深表面層的硬度測(cè)定,小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)負(fù)荷 1、961~<49、03N,它適用于較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測(cè)定;顯微維氏硬度試驗(yàn)負(fù)荷<1、961N,適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測(cè)定。