第一篇：航空航天用鈦合金的切削加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

航空航天用鈦合金的切削加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

鈦合金在航空航天工業(yè)和其他工業(yè)部門有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為“崛起的第三代金屬”鈦工業(yè)必將大有作為。

航空航天用鈦合金的特點(diǎn)及應(yīng)用

作為航空航天領(lǐng)域不斷興起的材料，鈦合金有以下優(yōu)勢(shì)[1-3]：

（1）比強(qiáng)度高。鈦合金具有很高的強(qiáng)度，其抗拉強(qiáng)度為686~1176MPa，而密度僅為鋼的60%左右，所以比強(qiáng)度很高。

（2）高溫性能優(yōu)良。鈦合金在高溫下仍能保持良好的機(jī)械性能，其耐熱性遠(yuǎn)高于鋁合金，且工作溫度范圍較寬。

（3）抗腐蝕性強(qiáng)。在550℃以下的空氣中，鈦表面會(huì)迅速形成薄而致密的氧化鈦膜，其耐蝕性優(yōu)于大多數(shù)不銹鋼。

在航空工業(yè)領(lǐng)域，鈦合金主要用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、渦輪盤、葉片、機(jī)匣等，以及諸如大型主起落架支撐梁、機(jī)身后段及轉(zhuǎn)向梁等結(jié)構(gòu)件[4]。因鈦合金具有比強(qiáng)度高和耐高溫特點(diǎn)，用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)體能夠有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比和機(jī)體機(jī)構(gòu)效率，有利于緩解熱障現(xiàn)象[5]。近年來軍用飛機(jī)上所用鈦合金材料的比例正在不斷增加[6]，鈦合金材料的應(yīng)用水平已成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)的F-22 的機(jī)體主要承力材料大量采用鈦64（Ti-6Al-4V），約占機(jī)身總質(zhì)量的36%，鈦62222 主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)周圍蒙皮機(jī)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)框架，約占機(jī)身總質(zhì)量的3%[7]。在民用飛機(jī)方面，鈦合金的應(yīng)用也較為廣泛。在波音777 上大約采用了11%的鈦結(jié)構(gòu)，其平面鈦箔的用量將達(dá)到12247kg[8]。在航天工業(yè)領(lǐng)域，鈦合金主要用于制造耐高溫和低溫零件[9]。如上海鋼鐵研究所的7715D 用于DFH-3 衛(wèi)星的FY-25 型遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器；俄羅斯的BT37 合金廣泛應(yīng)用于宇航工業(yè)形狀復(fù)雜的低溫管路系統(tǒng)。

航空航天用鈦合金的切削加工現(xiàn)狀

航空航天用鈦合金零部件主要有兩類。一類是復(fù)雜曲面，如葉輪、渦輪盤和葉片等，實(shí)際生產(chǎn)中采用多軸數(shù)控加工。圖1 中采用多軸銑削加工的鈦合金渦輪即為復(fù)雜曲面。另一類是薄壁框型件，如大型框、梁和壁板等多采用銑削加工。圖2 中采用立銑加工的鈦合金壁板是典型的薄壁框型件。上述兩種工件的加工都必須從整塊坯料中去除大量的材料，而鈦合金的切削加工性較差，其工件的加工成本占工件總成本的比重很大。切削加工困難是導(dǎo)致鈦合金零件價(jià)格高昂的重要因素。鈦合金的切削加工性

鈦合金是典型的難加工材料，其加工特性表現(xiàn)如下[10-11]：

（1）鈦合金的導(dǎo)熱性差，是不良導(dǎo)熱體金屬材料。切削加工時(shí)，切屑與前刀面的接觸面積很小，特別容易引起薄壁件的熱變形。

（2）鈦合金彈性模量低，彈性變形大。切削時(shí)接近后刀面處工件的回彈量大，導(dǎo)致已加工表面與后刀面的接觸面積特別大，造成加工件幾何形狀和精度差、表面粗糙度增大、刀具磨損增加。

（3）鈦合金的親和性大、切削溫度高。切削時(shí)，鈦屑及被切表層與刀具材料咬合，產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象，容易引起刀具強(qiáng)烈的粘結(jié)磨損。鈦合金的高溫化學(xué)活性強(qiáng)，在600℃以上時(shí)，與氧、氮產(chǎn)生間隙固溶。吸收氣體后鈦合金表面的硬度明顯上升，對(duì)刀具有強(qiáng)烈的磨損作用。

目前，我國(guó)的鈦合金切削加工效率還比較低，生產(chǎn)中應(yīng)用最多的硬質(zhì)合金刀具推薦的切削速度在30~50m/min，與國(guó)外相比還存在很大差距。目前的鈦合金切削加工工藝

現(xiàn)有的鈦合金切削加工方式主要是車削和銑削。鈦合金車削加工時(shí)易獲得較好的表面粗糙度，加工硬化不嚴(yán)重，但切削溫度高，刀具磨損快。鈦合金的銑削加工比車削加工困難。因?yàn)殂娤魇菙嗬m(xù)切削，并且切屑易與刀刃發(fā)生粘結(jié)，當(dāng)粘屑的刀齒再次切入工件時(shí)，粘屑被碰掉并帶走一小塊刀具材料，形成崩刃，極大地降低了刀具的耐用度。

在加工鈦合金時(shí)，通常選擇較小的前角，以增大切屑與前刀面的長(zhǎng)度；選擇較大的后角，以減小后刀面與加工表面之間的摩擦。為了降低切削溫度，通常選用較小的切削速度和較大的切深，并使用切削液。切削速度過小導(dǎo)致材料去除率低下，增加了鈦合金加工成本；較大的切深導(dǎo)致切削力增大，影響鈦合金工件尤其是薄壁件的質(zhì)量；切削液的使用增加了加工成本，造成環(huán)境污染，不符合綠色切削的要求。

目前，我國(guó)的鈦合金加工缺乏有效的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)支持。在具體工藝安排和切削用量選擇上，往往憑經(jīng)驗(yàn)和“試切”來確定工藝參數(shù)。此外，我國(guó)刀具和切削液的國(guó)產(chǎn)化程度還比較低，制約了鈦合金切削加工水平的提高。

鈦合金切削加工的發(fā)展趨勢(shì)

隨著航空工業(yè)的發(fā)展，鈦合金將逐步取代鋁合金，成為航空工業(yè)的主要材料。未來的鈦合金切削加工將主要面向3 個(gè)方向：

（1）大幅提高單位時(shí)間內(nèi)的材料去除量，實(shí)現(xiàn)高效加工；

（2）研發(fā)新型刀具，延長(zhǎng)刀具使用壽命；

（3）減少切削液的使用，達(dá)到綠色切削。鈦合金高速切削

高速切削能大幅提高鈦合金加工效率，并保證零件加工質(zhì)量。鈦合金的高速槽銑和周銑實(shí)踐證明，高速切削不僅能提高加工效率，還能有效提高被加工表面的質(zhì)量[12-14]。

鈦合金高速切削具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）溫升少，工件熱變形小。高速切削雖然產(chǎn)熱量多，但由于切屑從工件上切離的速度快，90% 以上的切削熱被切屑帶走，傳給工件的熱量很小，工件積累熱量極少，這對(duì)于減少鈦合金熱變形有重要意義。

（2）切削力低。切削速度高使得剪切變形區(qū)變窄，剪切角增大，變形系數(shù)減小和切屑流出速度快，從而使切削變形減小，切削力比常規(guī)切削力低30%~90%, 特別適合于加工剛性差的航空用鈦合金薄壁件。

（3）材料切除率高，加工表面質(zhì)量好。高速切削時(shí)其進(jìn)給速度可隨切削速度的提高相應(yīng)提高5~10 倍，這樣單位時(shí)間內(nèi)材料的切除量可提高3~5 倍。另外隨著切削速度的提高，切屑可以被很快切離工件，故殘留在工件表面上的應(yīng)力很小。由于切削點(diǎn)溫度的升高工件表面鱗刺的高度會(huì)顯著降低甚至完全消失。

鈦合金高速切削也面臨著很多技術(shù)難題。高速導(dǎo)致加工表面溫度急劇升高，由于鈦合金導(dǎo)熱性差，如不采取有效的降溫措施，會(huì)使得鈦合金和空氣中元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硬化層。高溫?zé)g和切削力的增大造成刀具急劇磨損，使得加工不能持續(xù)。鈦合金切削加工的高性能刀具

大量的研究結(jié)果[15-17] 表明：刀具的快速磨損是制約鈦合金高速切削加工的最主要因素。因而，要想提高鈦合金加工和應(yīng)用水平，必須研發(fā)適用于鈦合金的高性能刀具。刀具材料方面，應(yīng)具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學(xué)性能和高的可靠性。

硬質(zhì)合金刀具的價(jià)格相對(duì)低廉，是目前使用最多的鈦合金切削刀具，常用刀具有YG6、YG8 等。但是在以往的研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，通常不采用YT 類刀具，因?yàn)楹伒牡毒卟牧显诟邷叵潞苋菀着c鈦合金親合，使得粘結(jié)磨損嚴(yán)重。但是對(duì)刀具磨損的研究表明，鈦合金在低速銑削時(shí)的刀具磨損機(jī)理為粘結(jié)撕裂磨損，在高速銑削時(shí)以擴(kuò)散磨損為主[18]。而含鈦類刀具可有效抑制擴(kuò)散磨損。因此，低速段使用的YG 類硬質(zhì)合金刀具不適合鈦合金高速切削，而YT 類刀具將是新的研究方向。

PCD 刀具的性能很適宜于加工鈦合金[19] ：（1）良好的導(dǎo)熱性。金剛石的導(dǎo)熱系數(shù)為硬質(zhì)合金的1.5~9倍。由于導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴(kuò)散率高，切削熱容易從刀具散出，故切削區(qū)溫度低，這對(duì)于克服鈦合金導(dǎo)熱性差的問題有重要意義。（2）較低的熱膨脹系數(shù)。金剛石的熱膨脹系數(shù)比硬質(zhì)合金小幾倍約為高速鋼的1/10，在高溫下，能夠更好地保證鈦合金工件的加工質(zhì)量。（3）極高的硬度和耐磨性。金剛石刀具在加工高硬度材料時(shí)耐用度為硬質(zhì)合金刀具10~100 倍甚至高達(dá)幾百倍。使用金剛石刀具切削鈦合金，能夠有效延長(zhǎng)刀具使用壽命。Mori 等[20] 采用新型PCD 刀具在高速切削鈦合金時(shí)獲得了較好的切削效果。但是Balkrishna Rao 等[21]的研究結(jié)果表明，金剛石刀具的磨損形式表現(xiàn)為剝落和溝槽磨損，不能實(shí)現(xiàn)高速切削。

在刀具結(jié)構(gòu)方面，Komanduri 與Reed[22] 設(shè)計(jì)了一種可提高刀具壽命的新型刀夾，該刀夾可獲得較大的刀具后角和負(fù)前角；Shuting Le 等[23] 研究了可轉(zhuǎn)位刀具在高速車削Ti6Al4V鈦合金過程中的應(yīng)用狀況，在高速切削狀態(tài)下，可轉(zhuǎn)位刀具的壽命比固定位刀具的壽命增長(zhǎng)了37 倍。鈦合金綠色切削

傳統(tǒng)的鈦合金切削使用大量的冷卻液，增加了制造成本，造成了環(huán)境污染，還會(huì)損害工人的身體健康[24]。綠色切削可有效解決由切削液引起的各類問題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)綠色加工的研究主要有綠色切削技術(shù)和綠色冷卻技術(shù)。

綠色切削技術(shù)包括：干式切削、準(zhǔn)干式切削、低溫切削和綠色濕式切削[25-26]。

干式切削可完全消除使用切削液導(dǎo)致的一系列負(fù)面影響[25]，由于摩擦使工件和刀具的溫度升高，導(dǎo)致刀具磨損加快，工件產(chǎn)生殘留應(yīng)力，同時(shí)會(huì)使得刀具和工件發(fā)生熱變形，表面質(zhì)量降低，因而不適用于航空航天用鈦合金的加工。準(zhǔn)干式切削又稱MQL（Minimal Quantity Lubrication）極微量潤(rùn)滑技術(shù)，它是將極微量的切削油與具有一定壓力的壓縮空氣混合并霧化后，噴射到加工區(qū)，對(duì)刀具和工件之間的加工部位進(jìn)行有效的潤(rùn)滑。MQL 可以大大減少“刀具-工件”和“刀具-切屑”之間的摩擦，起到抑制溫升、降低刀具磨損、防止粘連和提高工件加工質(zhì)量的作用。使用的潤(rùn)滑液很少，而效果卻十分顯著，既提高了工效，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是鈦合金切削加工的有效途徑。低溫切削能夠提高工件的切削加工性、刀具壽命和工件表面質(zhì)量，非常適用于鈦合金加工。林肯大學(xué)的Z.Y.Wang [27] 的研究結(jié)果表明，在超低溫加工狀態(tài)下，刀具材料能夠保持良好的切削性能，提高了刀具壽命，保證了切削效率和加工質(zhì)量。

綠色冷卻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)綠色加工的關(guān)鍵，主要包括：液氮冷卻、蒸汽冷卻、低溫氣體射流冷卻以及噴霧射流冷卻等。

液氮冷卻采用液氮使工件、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工，是目前主要的低溫加工手段。低溫氣體射流冷卻是采用-10~-100℃的冷風(fēng)強(qiáng)烈沖刷加工區(qū)的一種冷卻方式。試驗(yàn)證明，該方式可以顯著均勻地降低加工區(qū)、刀具及工件的溫度，有效地抑制刀具磨損，提高刀具耐用度，改善已加工表面的加工質(zhì)量和提高零件加工精度[28-29]。由于液氮冷卻切屑收集困難，純氣體冷卻時(shí)刀具沒有得到潤(rùn)滑等問題，制約了此種冷卻方式的推廣。有學(xué)者在此種方法基礎(chǔ)上提出了鈦合金低溫噴霧射流冷卻加工[30]。低溫噴霧射流冷卻加工兼?zhèn)淞说蜏亍⑸淞鳑_擊、充分汽化和使用最綠色的空氣等幾個(gè)要素。

結(jié)束語

為了滿足航空航天對(duì)于鈦合金工件日益增長(zhǎng)的需求，我國(guó)的鈦合金切削加工必須有長(zhǎng)足的進(jìn)步。在基于國(guó)內(nèi)的材料、機(jī)床和管理等條件基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)鈦合金材料加工工藝路線的優(yōu)化、加工參數(shù)的優(yōu)選，提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是推動(dòng)國(guó)內(nèi)鈦合金產(chǎn)業(yè)和航空航天工業(yè)的發(fā)展的重要因素。

第二篇：國(guó)外茶葉加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)外茶葉加工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)食品產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(2006-6-20 10:54:10)

印度

目前印度居全球第二產(chǎn)茶大國(guó)的位置，也是世界茶葉出口的第四大國(guó)。在印度，全國(guó)60個(gè)茶樹種植場(chǎng)的茶葉產(chǎn)量占全部總產(chǎn)量的60%，因而產(chǎn)品質(zhì)量易于控制，市場(chǎng)容易開拓。印度政府對(duì)茶葉拍賣有規(guī)定，即茶園生產(chǎn)的茶葉，70%以上要進(jìn)入拍賣市場(chǎng)（也有介紹說是75%要進(jìn)入拍賣市場(chǎng)）。國(guó)外公司的經(jīng)紀(jì)人和國(guó)內(nèi)零售商一般都從拍賣市場(chǎng)中進(jìn)貨。印度作為茶葉出口大國(guó)，受西方茶葉消費(fèi)偏好改變的影響，以及肯尼亞等國(guó)茶葉出口的沖擊，加上國(guó)內(nèi)消費(fèi)的增加，近年來茶葉產(chǎn)量持續(xù)下跌，從1998年的8.7億公斤減少到2004年的8.2億公斤，為15年以來的最低點(diǎn)。出口量也逐年下滑，茶葉出口量也從2002年的2億公斤下降到2004年的1.45億公斤。1公斤高品質(zhì)的阿薩姆茶5年前售價(jià)100盧比（約合2.3美元），現(xiàn)在跌到75盧比（約合1.72美元）。除去不利天氣的因素，茶葉價(jià)格下降、成本上漲、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈也是重要原因。為挽回印度茶葉昔日的輝煌，印度茶葉企業(yè)一面不斷開拓新興紅茶市場(chǎng)（包括中國(guó)在內(nèi)）；一面也在改變其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)正在發(fā)生變化的西方社會(huì)的茶葉消費(fèi)習(xí)慣；同時(shí)印度茶商紛紛采取措施降低生產(chǎn)成本，讓優(yōu)質(zhì)茶葉能以更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格出售。一些茶葉研究機(jī)構(gòu)也正在加緊開發(fā)降低生產(chǎn)成本的新技術(shù)并幫助茶廠進(jìn)行生產(chǎn)加工設(shè)備的更新?lián)Q代。

印度政府于50年代通過了《茶葉法》，該法是茶葉生產(chǎn)、流通環(huán)節(jié)的法律依據(jù)。印度商業(yè)部代表政府依據(jù)《茶葉法》對(duì)茶葉的生產(chǎn)、流通領(lǐng)域?qū)嵤┍O(jiān)督。商業(yè)部下設(shè)國(guó)家茶葉局，茶葉局是實(shí)行具體行業(yè)管理的機(jī)構(gòu)，具有管理生產(chǎn)、出口和制定發(fā)展計(jì)劃等行政職能，并設(shè)有專門的研究機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)和推廣。茶葉局在國(guó)內(nèi)主要茶區(qū)都設(shè)分支機(jī)構(gòu)。國(guó)外在莫斯科、漢堡、倫敦、紐約、迪拜等設(shè)立代表處或常任代表。茶葉局官員由政府任命，經(jīng)費(fèi)都由政府提供。但總的來講茶葉局職能在慢慢弱化，而茶葉協(xié)會(huì)等民間組織的職能在加強(qiáng)。

斯里蘭卡

斯里蘭卡茶葉產(chǎn)業(yè)已有130多年的歷史。斯里蘭卡國(guó)內(nèi)每年大約消費(fèi)茶葉2萬噸左右，斯里蘭卡一直在與肯尼亞開展激烈競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)奪國(guó)際茶葉出口霸主地位。盡管2004年實(shí)現(xiàn)出口茶葉29萬噸，不及肯尼亞茶葉出口量（32.6萬噸），但斯里蘭卡仍處世界茶葉出口市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年，斯茶葉出口達(dá)30.8萬噸，同比增長(zhǎng)2.83%，并呈現(xiàn)出三年連續(xù)小幅穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。期間，斯里蘭卡還進(jìn)口茶葉719萬公斤（占其茶葉產(chǎn)量的3%），主要用于拼配茶和再出口。俄羅斯及前蘇聯(lián)各國(guó)仍是斯茶葉出口的最大市場(chǎng)，占出口總量的近兩成。

肯尼亞

茶葉是肯尼亞的第一大出口商品，每年為肯尼亞帶來約6億美元的出口收入。茶產(chǎn)業(yè)在肯尼亞為50萬人提供了直接的就業(yè)機(jī)會(huì)，相關(guān)行業(yè)為250萬人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。連續(xù)十年來一直居斯里蘭卡之后。排世界茶葉出口第二位的肯尼亞，2004年茶葉出口量較上年猛增了21%，躍居出口第一。根據(jù)肯尼亞茶葉局公布的資料，2005年，肯尼亞出口茶葉34.9萬噸，仍是世界最大的茶葉出口國(guó)。肯尼亞蒙巴薩市是非洲茶葉的出口港市。蒙巴薩茶葉拍賣中心聚集了來自馬拉維、坦桑尼亞、烏干達(dá)、盧旺達(dá)、布隆迪、津巴布韋以及非洲其他產(chǎn)茶小國(guó)的茶葉。因此，在這些國(guó)家生產(chǎn)的茶葉可能就被統(tǒng)計(jì)在肯尼亞的茶葉出口中。

日本

日本全國(guó)現(xiàn)有茶園面積5萬公頃，總產(chǎn)量8.98萬噸，茶農(nóng)約24萬戶，主要分布在靜崗、鹿兒島、三重等8個(gè)縣。茶樹品種比較單一，藪北種占83%。日本茶業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化程度相當(dāng)高，茶樹修剪、采摘、加工、包裝基本上都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。日本茶葉幾乎是青一色的蒸青綠茶，只是依據(jù)檔次不同從中分出玉露、玉綠、抹茶、番茶、煎茶、焙制茶、玄米茶等。日本茶園90%屬于農(nóng)戶所有，生產(chǎn)技術(shù)主要由茶葉指導(dǎo)者協(xié)會(huì)提供服務(wù)和協(xié)調(diào)。由農(nóng)協(xié)統(tǒng)一購(gòu)置生產(chǎn)機(jī)械、統(tǒng)一防治病蟲害、統(tǒng)一加工，組織化程度很高。茶園管理現(xiàn)代化，園貌整齊劃一，樹勢(shì)健壯，單產(chǎn)高，效益好。

日本在20世紀(jì)20年代就有簡(jiǎn)單的精揉機(jī)用于茶葉加工，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，制茶機(jī)械已很先進(jìn)，不僅臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。茶葉加工基本上都由高度自動(dòng)化的蒸青生產(chǎn)線來完成。一般每套蒸青機(jī)1年僅開工40~50天，由于造價(jià)高，茶農(nóng)以每15~20戶聯(lián)合購(gòu)置一套。極少量的高檔玉露茶由熟練工人手工制作。手工茶每100克賣價(jià)高達(dá)3萬日元，是機(jī)制茶價(jià)格的10～100倍。

近年來因茶飲料的倍受關(guān)注，使日本茶葉行情一路飄紅。但根據(jù)日本有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)顯示，今后一段時(shí)間，茶市場(chǎng)卻不容樂觀，特別是一些綠茶加工廠、茶商都將因庫(kù)存量多大而一籌莫展。主產(chǎn)地之一的鹿兒島縣茶市場(chǎng)的平均價(jià)格與往年同期相比下降了4成。最大產(chǎn)地靜岡縣預(yù)計(jì)下跌300日元左右，跌幅為3成。在日本進(jìn)口綠茶中，95%來自中國(guó)，5%來自越南等其它國(guó)家和地區(qū)。烏龍茶完全依靠中國(guó)大陸及臺(tái)灣省供給，紅茶來自印度、斯里蘭卡等國(guó)家。預(yù)計(jì)隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和茶葉保健功效被廣泛認(rèn)可，日本國(guó)內(nèi)茶葉消費(fèi)仍有一定的增長(zhǎng)空間。

越南

越南現(xiàn)在擁有600家茶葉生產(chǎn)和貿(mào)易公司，其中包括234家出口企業(yè)。由于越南茶葉缺乏長(zhǎng)久性貿(mào)易伙伴，因此易受國(guó)際市場(chǎng)的價(jià)格波動(dòng)影響，所引起的貿(mào)易變更也較多，最近一些進(jìn)口國(guó)（商）例如印度制定的新管理?xiàng)l例，對(duì)茶葉進(jìn)口施加了嚴(yán)格的限制性條例，就使越南茶葉出口受限。（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所）

第三篇：第一章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

第一章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

一、本章的教學(xué)目的與要求

本章主要介紹了機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)應(yīng)掌握切削運(yùn)動(dòng)及切削用量概念；切削刀具及其材料基本知識(shí)；切削過程的物理現(xiàn)象及控制；砂輪及磨削過程基本知識(shí)；材料切削加工性概念；機(jī)械加工工藝過程基本概念；機(jī)械加工質(zhì)量的概念等。掌握本章內(nèi)容為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，為初步具備分析、解決工藝問題的能力打基礎(chǔ)，為學(xué)生了解現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和模式及其發(fā)展打基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)習(xí)本章要注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，才能更好體會(huì)，加深理解。可通過課堂討論、作業(yè)練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、校內(nèi)外參觀等及采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教學(xué)手段學(xué)習(xí)，以取得良好的教學(xué)效果。為學(xué)好本章內(nèi)容，可參閱鄧文英主編《金屬工藝學(xué)》第4版、傅水根主編《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》(金屬工藝學(xué)冷加工部分)、李愛菊等主編《現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)》下冊(cè)及相關(guān)機(jī)械制造方面的教材和期刊。

二、授課主要內(nèi)容

1切削運(yùn)動(dòng)和切削要素

主要學(xué)習(xí)零件表面的形成、切削運(yùn)動(dòng)、切削用量、切削層參數(shù) 2切削刀具和切削過程

主要學(xué)習(xí)切削刀具材料、車刀、刨刀、鏜刀、麻花鉆、銑刀的結(jié)構(gòu)及刀具幾何角度，切削的形成及形態(tài)、積屑瘤、切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損和刀具耐用度

3磨具和磨料切削 主要學(xué)習(xí)磨具和磨削原理 4材料的切削加工性

主要學(xué)習(xí)衡量材料切削加工性能的指標(biāo)、常用材料的切削加工性、改善材料切削加工性的方法

5機(jī)械加工工藝過程基本概念

主要學(xué)習(xí)工藝過程的基本概念、工件的安裝和夾具、基準(zhǔn)及其選擇原則、工件在夾具中的定位

6機(jī)械加工質(zhì)量的概念

主要學(xué)習(xí)機(jī)械加工精度、機(jī)械加工表面質(zhì)量

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

讓學(xué)生重點(diǎn)掌握切削運(yùn)動(dòng)及切削用量概念、切削刀具及其材料基本知識(shí)、切削過程、砂輪及磨削過程、材料切削加工性、機(jī)械加工工藝過程基本概念；機(jī)械加工質(zhì)量等概念。

四、要外語詞匯

主運(yùn)動(dòng)：primary motion 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：feed movement 車刀：turning tools 刀具材料：cutting tools materials 切削過程：cutting process 磨具：abrasive grinding tools 表面質(zhì)量：machining quality of machined surfaces

五、輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示數(shù)等）

主講（板書）+課堂討論+作題練習(xí)+實(shí)驗(yàn)+多媒體課件+實(shí)物

六、復(fù)習(xí)思考題

1.試說明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：

a.車端面；b.在鉆床上鉆孔；c.在銑床上銑平面；d.在牛頭刨床上刨平面；e.在平面磨床上 磨平面。

2.試說明車削時(shí)的切削用量三要素，并簡(jiǎn)述粗、精加工時(shí)切削用量的選擇原則。

3.車外圓時(shí)，已知工件轉(zhuǎn)速n=320 r/min，車刀進(jìn)給速度vf=64 mm/min，其它條件如題圖1-1所示，試求切削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量ap、切削層公稱橫截面積AD、切削層公稱寬度bD和厚度hD。

4.彎頭車刀刀頭的幾何形狀如題圖1-2所示，試分別說明車外圓、車端面(由外向中心進(jìn)給)時(shí)的主切削刃、刀尖、前角γ0、主后角ao、主偏角kr和副偏角kr'。

題圖1-1

題圖1-2 5.簡(jiǎn)述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角的作用及選擇原則。

6.機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀有哪些優(yōu)點(diǎn)? 7.刀具切削部分材料應(yīng)具備哪些基本性能?常用的刀具材料有哪些? 8.高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是什么?各適合做哪些刀具? 9.切屑是如何形成的?常見的有哪幾種? 10.積屑瘤是如何形成的?它對(duì)切削加工有哪些影響?生產(chǎn)中最有效的控制積屑瘤的手段是什么? 11.設(shè)用γ0=15°, ao=8°, kr=75°, kr'=10°,?s =0°的硬質(zhì)合金車刀，在C6132型臥式車床上車削45鋼(正火，187HBS)軸件的外圓，切削用量為vc=100 mm/min、f=0.3 mm/r、ap=4 mm，試用切削層單位面積切削力kc計(jì)算切削力Fc和切削功率Pm。若機(jī)床傳動(dòng)效率η=0.75，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率PE=4.5 kW，試問電動(dòng)機(jī)功率是否足夠? 12.切削熱對(duì)切削加工有什么影響? 13.背吃刀量和進(jìn)給量對(duì)切削力和切削溫度的影響是否一樣?如何運(yùn)用這一規(guī)律指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐? 14.切削液的主要作用是什么?常根據(jù)哪些主要因素選用切削液? 15.刀具的磨損形式有哪幾種?在刀具磨損過程中一般分為幾個(gè)磨損階段?刀具壽命的含義和作用是什么? 16.試分析砂輪磨削金屬與刀具切削金屬的過程及原理有何異同?原因何在? 17.如何評(píng)價(jià)材料切削加工性的好壞?最常用的衡量指標(biāo)?如何改善材料切削加工性? 18.什么是生產(chǎn)過程、工藝過程、工序和安裝? 19.生產(chǎn)類型有哪幾種? 汽車、電視機(jī)、金屬切削機(jī)床、大型軋鋼機(jī)的生產(chǎn)各屬于哪種生產(chǎn)類型? 各有何特征? 20.機(jī)械加工中，工件的安裝方法有哪幾類? 各適用于什么場(chǎng)合? 21.什么是夾具? 按其用途不同，夾具分為哪幾類? 各適用于什么場(chǎng)合? 22.何謂基準(zhǔn)?根據(jù)作用的不同，基準(zhǔn)分為哪幾種? 23.何謂粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)? 試述粗、精基準(zhǔn)的選擇原則各是什么? 24.試選擇如題圖1-3所示三個(gè)零件的粗、精基準(zhǔn)。其中題圖1-3a是齒輪，m=2,Z=37，毛坯為熱軋棒料；題圖1-3b是液壓油缸，毛坯為鑄鐵件，孔已鑄出；題圖1-3c是飛輪，毛坯為鑄件。均為批量生產(chǎn)。圖中除了標(biāo)有不加工符號(hào)的表面外，均為加工表面。25.何謂工件的六點(diǎn)定位原理?加工時(shí)，工件是否都要完全定位? 26.什么是加工精度?包括哪些內(nèi)容? 27.機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義是什么?它與表面粗糙度有何區(qū)別?圖樣上常標(biāo)注哪一項(xiàng)?

題圖1-3

七、參考教材（資料）孫大涌主編.先進(jìn)制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 2 李偉光主編.現(xiàn)代制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 3 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)：機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷(二)第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 4 鄧文英主編.金屬工藝學(xué)第4版.北京：高等教育出版社，2000 5 吳桓文主編.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)(Ⅲ)機(jī)械加工工藝基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1990 6 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 7 張世昌，李 旦等.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001 8 傅水根主編.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)(金屬工藝學(xué)冷加工部分).北京：清華大學(xué)出版社，1998 9 李愛菊，王守成等.現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)(下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 10 賈青云，李冬妮等.現(xiàn)代汽車制造技術(shù)之機(jī)械加工：世界汽車技術(shù)發(fā)展跟蹤研究(一).汽車工藝與材料，2002，(4)11 苗赫濯，齊龍浩等.新型陶瓷刀具在機(jī)械工程中的應(yīng)用.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2002，38(2)

第一章 機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)

切削加工是使用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)，在工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，把工件上多余的材料層切除，使工件獲得規(guī)定的幾何參數(shù)(尺寸、形狀、位置)和表面質(zhì)量的加工方法。

第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)及切削要素

一、零件表面的形成

1.基本表面：外圓面、內(nèi)圓面(孔)、平面 2.成形面：螺紋、齒輪的齒形等

這些表面可分別用圖1-1所示的相應(yīng)加工方法來獲得。

圖1-1 零件不同表面加工時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)

二、切削運(yùn)動(dòng)

切削運(yùn)動(dòng)(cutting motions)：在切削加工中，刀具和工件間必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，也可以是連續(xù)的或間歇的 切削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)(圖中Ⅰ)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(圖中Ⅱ)。

主運(yùn)動(dòng)(primary motion)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，促使刀具接近工件而實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。如圖1-2所示工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(feed movement)使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，即可連續(xù)地切除余量，如圖1-2所示車刀的移動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是1個(gè)或多個(gè)

圖1-2 切削運(yùn)動(dòng)和加工表面

三、切削用量

切削用量(cutting conditions)包括切削速度vc、進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度vf)和背吃刀量aP；三要素。

1.切削速度

切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度(cutting speed)，以vc表示，單位為m/s或m/min。

若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如車削、銑削等)，切削速度一般為其最大線速度。 vc??dn1000 m/s或m/min 式中：d—工件(或刀具)的直徑，mm；n—工件(或刀具)的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min。

若主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(如刨削、插削等)，則常以其平均速度為切削速度，即：  vc?2Lnr m/s或m/min 1000式中：L—往復(fù)行程長(zhǎng)度，mm；nr——主運(yùn)動(dòng)每秒或每分鐘的往復(fù)次數(shù)，str/s或str/min。

2.進(jìn)給量

刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量稱為進(jìn)給量(feed rate)。

用單齒刀具(如車刀、刨刀等)加工時(shí)，進(jìn)給量常用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程刀具在進(jìn)給

運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量來度量，稱為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每行程進(jìn)給量，以f表示，單位為mm/r或mm/str。

用多齒刀具(如銑刀、鉆頭等)加工時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度，以vf表示，單位為mm/s或mm/min。刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量，稱每齒進(jìn)給量，以fz表示，單位為mm/z。fz、f、vf之間有如下關(guān)系：

 vf?fn?fzzn mm/s或mm/min 式中：n—刀具或工件轉(zhuǎn)速，r/s或r/min；z—刀具的齒數(shù)。

3.背吃刀量

在通過切削刃上選定點(diǎn)并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層尺寸，稱為背吃刀量(back engagement of the cutting edge)，以aP表示，單位為mm。如圖1-2所示，車外圓時(shí)，aP可用下式計(jì)算，即  ap?dw?dm mm 2式中：dw、dm—工件待加工和已加工表面直徑，mm。

工件上由主切削刃形成的那部分表面是過渡表面。

四、切削層參數(shù)

切削層是指切削過程中，由刀具切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作(如車削時(shí)工件轉(zhuǎn)一圈，車刀主切削刃移動(dòng)一段距離)所切除的工件材料層。它決定了切屑的尺寸及刀具切削部分的載荷。切削層的尺寸和形狀，通常是在切削層尺寸平面中測(cè)量的，如圖1-3所示。

(1)切削層公稱橫截面積AD 在給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的實(shí)際橫截面積，單位為mm2。

(2)切削層公稱寬度bD 在給定瞬間，作用于主切削刃截形上兩個(gè)極限點(diǎn)間的距離，在切削層尺寸平面中測(cè)量，單位為mm。

(3)切削層公稱厚度hD 同一瞬間切削層公稱橫截面積與其公稱寬度之比，單位為mm。由定義可知

 AD?bDhDmm2

因AD不包括殘留面積，而且在各種加工方法中AD與進(jìn)給量和背吃刀量的關(guān)系不同，所以AD不等于f和aP的積。只有在車削加工中，當(dāng)殘留面積很小時(shí)才能近似地認(rèn)為它們相等，即

AD?fap mm

第四篇：油田用表面活性劑的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

油田用表面活性劑的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

按照油田化學(xué)品的分類方法，根據(jù)用途可將油田用表面活性劑分為鉆井用表面活性劑；神氣開采用表面活性劑、提高釆收率表面活性劑、油氣集輸用表面活性劑和水處理用表面活性劑等。

l 油田表面活性劑現(xiàn)狀

(1)鉆井用表面活性劑。在油田用表面活性劑中，鉆井用表面活性劑(包括鉆井液處理劑和油井水泥外加劑)用量最大，約占油田用表面活性劑總量的60%左右；釆油用表面活性劑的量相對(duì)較少，但其技術(shù)含量相對(duì)較高，其用量約占油田用表面活性劑總量的1/3，這兩類化學(xué)品在油田用表面活性劑中占有重要的位置。

目前世界鉆井液處理劑的研究，形成了美、俄、中“三足鼎立”局勢(shì)，美國(guó)以各種新型聚合物材料為研究對(duì)象，俄羅斯主要立足于“原料價(jià)廉易得”這一原則，研究盡量以各種工業(yè)下腳料為基礎(chǔ)，其次是一些傳統(tǒng)處理劑(天然)改。我國(guó)的研究重點(diǎn)在充分利用傳統(tǒng)原料和開發(fā)新型合成聚合物(包括單體)兩方面。國(guó)外鉆井液處理劑的研究重點(diǎn)更突出，即以含磺酸基的合成聚合物為基礎(chǔ)的各種產(chǎn)品，這也是未來的發(fā)展方向。

20世紀(jì)90年代以來，新一代聚合物2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物產(chǎn)品成為新型鉆井液處理劑的代表。降粘劑、降濾失劑和潤(rùn)滑劑等品種有了突破性的進(jìn)展，特別是近幾年來，具有濁點(diǎn)效應(yīng)的聚合醇表面活性劑在國(guó)內(nèi)所有油田得到推廣應(yīng)用，并形成了一系列的聚合醇鉆井液體系。此外，甲基葡萄糖酸甙、甘油基鉆井液也在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得良好的效果，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，也促進(jìn)了鉆井液用表面活性劑出發(fā)展。目前，我國(guó)鉆井液處理劑已經(jīng)發(fā)展到18類，上千個(gè)品種，年消耗量近30萬t。

國(guó)外20世紀(jì)80年代油井水泥外加劑快速發(fā)展，逐漸形成了系列化產(chǎn)品，在新產(chǎn)品開發(fā)方面，合成聚合物材料普遍作為首選的研究對(duì)集；我國(guó)1993年油井水泥全部轉(zhuǎn)化為符合API標(biāo)準(zhǔn)的系列產(chǎn)品，外加劑隨之快速發(fā)展；國(guó)內(nèi)成功研制出了專用的油井水泥分散劑SAF(磺化丙酮甲醛縮聚物)，與固井質(zhì)量、抽氣層保護(hù)密切相關(guān)的油井水泥降濾失劑、促凝劑、緩凝劑和膠接增強(qiáng)劑等也均呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭，并形成了專用的油井水泥外加劑，目前已經(jīng)發(fā)展到11類200多個(gè)品種，年用量數(shù)千噸。

(2)采油用表面活性劑。與鉆井用表面活性劑相比，采油用表面活性劑品種和數(shù)量都相對(duì)較少，特別是一些酸化和壓裂用產(chǎn)品。在壓裂用表面活性劑中，膠凝劑研究以改牲天然植物膠和纖維素為主，也包括各種合成聚合物如聚丙烯酰胺。近年來，國(guó)外在酸化液表面活性劑領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)緩慢，研究開發(fā)的重點(diǎn)集中在開發(fā)酸化用緩蝕劑，其特點(diǎn)是利用現(xiàn)有原料改性或復(fù)配緩蝕劑，其開發(fā)的共同點(diǎn)是原料和產(chǎn)品無毒或低毒，且產(chǎn)品具有油/水溶或水分散性。胺類、季銨類和炔醇類復(fù)配緩蝕劑較多，醛類緩蝕劑由于具有毒性，開發(fā)相對(duì)減少。緩蝕劑方面還有以十二烷基苯磺酸和低分子胺(乙胺、丙胺、C8～18伯胺、油酸二乙醇酰胺)的復(fù)合物，乳化劑則以油包酸型乳化劑為主。我國(guó)近年來壓裂酸化液用表面活牲劑研究力度不夠，進(jìn)展不大。除開發(fā)過程中壓裂酸化液用的緩蝕劑外，其他用途的品種也較多，其中最多的是胺類(有機(jī)伯、仲、叔、季酰胺或其復(fù)配物)，咪唑啉及其衍生物也是一類用量較多的的有機(jī)緩蝕劑。

(3)油氣集輸用表面活性劑。我國(guó)油氣集輸用表面活性劑的研究、開發(fā)和利用始于20世紀(jì)60年代，目前已有14類、數(shù)百個(gè)產(chǎn)品。其中，原油破乳劑用量最大，年需約2萬t。我國(guó)針對(duì)不同油田研制了適用的破乳劑產(chǎn)品，不少品種已經(jīng)達(dá)到20世紀(jì)90年代國(guó)際水平；而降凝劑、流動(dòng)改進(jìn)劑、降粘劑和清防蠟劑等品種較少，且大多數(shù)為復(fù)配型產(chǎn)品，由于不同性質(zhì)的原油對(duì)用作降凝、流動(dòng)改進(jìn)、降粘和清防蠟?zāi)康牡谋砻婊钚詣┑囊蟛煌矠樾庐a(chǎn)品的開發(fā)提出了更高的要求和難度。

(4)油田水處理用表面活性劑。油田水處理劑是油用開發(fā)中重要的一類油田化學(xué)品，各種水處理劑的年用量在6萬t以上，其中表面活性劑占40%左右，盡管在油田水處理方面表面活性劑的需求量很大，但我國(guó)在水處理用表面活性劑方面的研究卻較少，油田水處理用表面活性劑的品種還不齊全，且多數(shù)產(chǎn)品都是從工業(yè)水處理行業(yè)引進(jìn)，但由于油田水的復(fù)雜性，直接從工業(yè)水處理方面引進(jìn)的產(chǎn)品適用性差，有時(shí)不能發(fā)揮功效，還缺少有針對(duì)性的油田水處理表面活性劑。國(guó)外對(duì)水處理用表面活性劑方面的研究以絮凝劑開發(fā)最為活躍，開發(fā)的產(chǎn)品也很多，但用于油氣田污水處理的并不多。

(5)三次采油用表面活性劑。國(guó)外三次采油用表面活性劑產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)規(guī)模大。我國(guó)目前已經(jīng)形成了一些用于驅(qū)油的表面活性劑和聚合物品種，但還不能滿足三次采油的需要。國(guó)內(nèi)可用于合成驅(qū)油劑用表面活性劑的重烷基苯年產(chǎn)量不足2萬t，難以滿足需要，且分子量大小和分子量分布不適用于合成驅(qū)油劑用表面活性劑；在植物羧酸鹽表面活性劑方面盡管已經(jīng)開展了大量的工作，但仍然不能滿足油田驅(qū)油的需要，生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量存在問題。大慶、勝利、遼河、大港等油田已經(jīng)實(shí)施了聚合物驅(qū)油，大慶油田建成了年產(chǎn)5.7萬t的聚丙烯酰胺裝置，勝利油田建成了年產(chǎn)2萬t以上的聚丙烯酰胺裝置，加上其他一些生產(chǎn)企業(yè)，全國(guó)已經(jīng)具有10萬t/年以上的生產(chǎn)能力，目前驅(qū)油用聚合物的年需求量在數(shù)萬t，從規(guī)模上已基本能滿足需要，但產(chǎn)品質(zhì)量(如相對(duì)分子質(zhì)量和溶解性、耐溫、抗鹽飽力)和國(guó)外還存在差距。在油田用表街活性劑中，三次采油用表面活性劑是最具有發(fā)展?jié)摿Φ幕瘜W(xué)品。2 油田用表面活性劑的發(fā)展趨勢(shì)

(1)鉆井用表面活性劑。為適應(yīng)鉆井的需要，鉆井用表面活性劑研究應(yīng)圍繞如下方向：①適用于深井(大于4 500 m)、抗高溫(150～180 ℃或更高)、抗鹽(NaCl至飽和)、抗鈣或鎂的增粘劑、降濾失劑、降粘劑和流型改進(jìn)劑的開發(fā)；②大位移井、多分枝井用的潤(rùn)滑劑、井壁穩(wěn)定劑、流型改進(jìn)劑和低傷害處理劑的開發(fā)；③復(fù)雜易坍塌地層的泥頁(yè)巖穩(wěn)定劑、堵漏劑的開發(fā)；④低滲透地層鉆井用保護(hù)油氣層的各種處理劑，特別是兩性離子的合成聚合物處理劑的開發(fā)；⑤對(duì)環(huán)境友好、低成本的天然材料改性產(chǎn)品的開發(fā)。

今后需要進(jìn)行以下工作：①抗溫抗鹽的陰離子和兩性離子型2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)多元共聚物，AMPS、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)共聚物、微交聯(lián)抗溫抗鹽的聚合物的研制；②用于提高鉆井速度和保護(hù)油氣層的鉆井液的屏蔽暫堵劑、固壁劑的研制；③用于提高鉆井速度的鉆井液化學(xué)清潔劑的研制；④適用于不同地層溫度的聚合醇或多元醇(關(guān)鍵是濁度設(shè)計(jì))；⑤開發(fā)以天然材料為主、無污染的新型鉆井液處理劑和聚甲基葡糖甙；⑥開發(fā)環(huán)保型仿油基鉆井液用水基高效防塌劑、降濾失劑和包被劑；⑦無機(jī)-有機(jī)單體聚合物處理劑的研制；⑧高效低毒的無熒光潤(rùn)滑劑、起泡劑和消泡劑等專用的表面活性劑的研制。

油井水泥外加劑方面，應(yīng)開發(fā)耐高溫的緩凝劑，以聚合物材料為基礎(chǔ)，研究與其他外加劑配伍性好、不發(fā)生過度緩凝和起泡的抗高溫分散劑，成本低廉的木質(zhì)素改性產(chǎn)品，水泥漿游離水控制劑，以及固體懸浮劑、降濾失劑和防氣竄劑等。今后工作重點(diǎn)：①完善脂肪族磺酸鹽縮聚物分散劑和降濾失劑(重點(diǎn)是磺化丙酮甲醛縮聚物、磺化三聚氰胺甲醛樹脂)；②以木質(zhì)素磺醮赫為基礎(chǔ)進(jìn)行分子修飾制備分散劑和緩凝劑；③合成聚合物高溫緩凝劑的開發(fā)(AMPS聚合物)；④有利于減少水泥漿析水的合成聚合物降濾劑(重點(diǎn)是AMPS、NVP聚合物)；⑤改善二界面膠鋪綠麖的表面活性劑；⑥高效消泡劑的開發(fā)。

(2)油氣開采用表面活性劑。今后應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)油氣開采用表面活性劑的研究和開發(fā)，發(fā)展可用于低滲透油層改造和實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)油控水”而實(shí)施堵水-調(diào)剖作業(yè)所需的無殘?jiān)某砘瘎⒅艅⒏邚?qiáng)度耐溫耐沖刷的化學(xué)劑，選擇性堵水-調(diào)剖以及耐溫抗鹽的堵水-調(diào)剖劑和稠化劑。進(jìn)一步開發(fā)性能良好、原料易得，價(jià)格低廉、使用方便，且與破膠劑作用后破膠徹底、不產(chǎn)

生沉淀性殘?jiān)膲毫选⑺峄玫奶烊恢参锬z或改性天然植物膠(田菁膠、香豆膠)、纖維素類和淀粉類稠化劑，以及抗鹽性好，耐溫(在90 ℃以上，甚至更高)的合成聚合物膠凝劑及環(huán)境安全、性能好的“綠色”緩蝕劑，同時(shí)重視利用工業(yè)廢料等。結(jié)合實(shí)際情況，圍繞現(xiàn)場(chǎng)和提高作業(yè)質(zhì)量的需要，應(yīng)著重開展的工作：①耐溫抗鹽的堵水-調(diào)剖劑和選擇性堵水-調(diào)剖劑；②研制高性能的表面活性劑，并通過復(fù)配生產(chǎn)高效助排劑、低界面張力的表面活性劑；③開發(fā)原料易得、價(jià)格低廉、使用方便且與破膠劑作用后破膠徹底、不產(chǎn)生沉淀性殘?jiān)奶烊恢参锬z或改性天然植物膠(毋菁膠、香豆膠)、纖維素類和淀粉類壓裂、酸化用的稠化劑。以AMPS、NVP和AM聚合物為重點(diǎn)開發(fā)抗溫抗鹽的合成聚合物膠凝劑或稠化劑；④開發(fā)復(fù)合緩蝕劑、增效緩蝕劑，以及利用工業(yè)廢料(如石油煉油廠廢棄物)生產(chǎn)低成本及苯烯酮緩蝕劑；⑤黏土穩(wěn)定劑方面進(jìn)一步完善季銨鹽類表面活性劑，開發(fā)陽離子聚合物(如甲基丙烯酰二甲胺基乙酯和烯丙基二甲基氯化銨聚合物)；⑥適用于泡沫壓裂液的表面活性劑及用于油乳酸體系的抗溫乳化劑。

(3)油氣集輸用表面活性劑。用于稠油開采的化學(xué)品具有開發(fā)潛力，應(yīng)解決一般稠油-蒸汽驅(qū)效率低、超稠油開采、管線常溫輸送、高碳(大于C40)原油采輸?shù)葐栴}，解決這些問題所需要的表面活性劑是高溫發(fā)泡劑、高溫堵漏劑(防竄)(300 ℃)、高效破乳劑、降凝劑、降粘劑、降阻劑和清防蠟劑等化學(xué)劑。油氣集輸用表面活性劑的開發(fā)方向：①通過擴(kuò)鏈劑提高傳統(tǒng)破乳劑的相對(duì)分子質(zhì)量，并在新型破乳劑分子中引入含硅、磷和硼的元素，使破乳劑達(dá)到高效、低耗和一劑多功能；②開發(fā)適用于高含水期原油的反向破乳劑(水包油型原油乳狀液破乳劑，如陽離子聚醚)；③超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚醚型破乳劑；④改性烷基酚醛樹脂聚醚類破乳劑；⑤適用于不同類型原油的高效降凝、減阻和降粘劑，適用于稠油乳化降粘的表面活性劑；⑥采用多種表面活性劑復(fù)配研制安全高效的水基清蠟劑，以及清防蠟專用的表面活性劑；⑦生產(chǎn)表面活性劑的原料開發(fā)。

(4)油田水處理用表面活性劑。開發(fā)可以有效降低水中機(jī)械雜質(zhì)、油含量和緩蝕、殺菌、阻垢的表面活性劑，如高效絮凝劑、反相破乳劑、高效緩蝕劑、殺菌劑、防垢、阻垢劑，兩性離子或陽離子聚合物也是油田水處理劑的發(fā)展方向。目前油田水處理用表面活性劑產(chǎn)品品種少、新型高效的產(chǎn)品更少，發(fā)展?jié)摿^大。這方面應(yīng)深入開展研究工作，盡快形成系列化配套產(chǎn)品。今后需要進(jìn)行的工作：①絮凝劑方面：重點(diǎn)開展陽離子聚合物、兩性離子聚合物、兩親離子聚合物、AMPS聚合物研究，關(guān)鍵是提高產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量、合理設(shè)計(jì)基團(tuán)比例；②阻垢劑方面：完善膦酸鹽類產(chǎn)品，開發(fā)胺類阻垢劑(如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺與酸、烷基次磷酸鹽化合物、丙烯酸、AMPS等反應(yīng)物)，研究開發(fā)聚環(huán)氧琥珀酸等產(chǎn)品；③緩蝕劑方面：以胺類為原料開展更深入的研究工作，開發(fā)二胺或多胺與脂肪酸的反應(yīng)產(chǎn)品、脂肪胺和不飽和脂肪酸的加成物、環(huán)狀季胺化合物等；④殺菌劑方面：重點(diǎn)在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改性，開發(fā)季膦鹽類、雙分手膜表面活性劑型殺菌劑，各種表面活性劑的復(fù)合生產(chǎn)復(fù)配型殺菌劑；⑤研制適用于水處理的基礎(chǔ)表面活性劑原料和單體。

(5)提高采收率表面活性劑。提高采收率表面活性劑是最具有發(fā)展?jié)摿Φ幕瘜W(xué)劑。圍繞耐溫抗鹽、抗高價(jià)金屬離子、高效優(yōu)質(zhì)和環(huán)境友好這一目標(biāo)，今后工作應(yīng)集中在以下幾點(diǎn)：①適用于聚合物驅(qū)油、堿/表面活性劑/聚合物驅(qū)油所需要的價(jià)廉的高分子聚合物，耐溫(120 ℃)、抗鹽(大于20萬mg/L)的高分子聚合物；②適用于耐溫抗鹽聚合物研制需要的有機(jī)單體，包括表面活性劑單體和兩親單體，如2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸(AMC12S)、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸(AMC14S)、2-丙烯酰胺基十六烷基磺酸(AMC16S)；③開發(fā)符合三次采油條件的表面活性劑重烷基苯磺酸鈉(WABS)以及煉油廠副產(chǎn)的烷基芳基磺酸鹽；④開發(fā)適用于油田需要的由植物油下腳料為基礎(chǔ)的天然混合羧酸鹽表面活性劑，用生物法激活并以胺類調(diào)節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量制備羧酸鹽；⑤開發(fā)石油羧酸鹽、高分子表面活性劑和生物表面活性劑；⑥開發(fā)具有抗鹽抗溫特性的磺基甜菜堿類表面活性劑，石油磺酸鹽甲醛縮合物、對(duì)羥基苯甲

酸-對(duì)羥基苯磺酸共縮物型陰離子、非離子結(jié)合型表面活性劑、α-烯烴磺酸鹽表面活性劑等；⑦改性木質(zhì)素磺酸鹽表面活性劑，包括與烷基酚縮合改性、通過酚羥基與烷基化試劑(如鹵代烷烴)縮合改性和用脂肪胺反應(yīng)改性，改性木質(zhì)素磺酸鹽表面活性劑是最有潛力的驅(qū)油用表面活性劑；⑧開展驅(qū)油用表面活性劑生產(chǎn)用原料的研究和開發(fā)，重點(diǎn)是控制原料的相對(duì)分子質(zhì)量和分子量分布。

第五篇：超高速加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

目錄

摘 要.......................................................................1 1 引言......................................................................1 2 超高速加工技術(shù)簡(jiǎn)介........................................................1 2.1 超高速加工技術(shù)概況......................................................1 2.2 超高速加工技術(shù)分類......................................................2 2.3 超高速加工技術(shù)特點(diǎn)......................................................2 3 超高速加工技術(shù)現(xiàn)狀........................................................3 3.1 超高速加工技術(shù)現(xiàn)狀簡(jiǎn)述..................................................3 3.2 國(guó)外超高速加工技術(shù)發(fā)展..................................................4 3.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況............................................................5 4 超高速加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)....................................................5 謝 辭......................................................................8

超高速加工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：本文介紹了超高速加工技術(shù)的概念、內(nèi)容和發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了其發(fā)展動(dòng)向。關(guān)鍵詞：高速加工技術(shù)、機(jī)械制造、應(yīng)用、發(fā)展 引言

當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)為實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率和追求利潤(rùn),先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛而深入。超高速加工技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分,也已被積極地推廣使用。20世紀(jì)20年代德國(guó)人Saloman最早提出高速加工(High Speed Cutting, 簡(jiǎn)稱HSC)的概念,并1931 年申請(qǐng)了專利。50年代末及60年代初,美國(guó)和日本開始涉足此領(lǐng)域,在此期間德國(guó)已針對(duì)不同的超高速切削加工過程及有效的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多基礎(chǔ)性研究工作。隨著超高速加工主軸技術(shù)的發(fā)展,使得刀具切削速度得到很大提高,70年代誕生了第一臺(tái)HSC機(jī)床。真正將HSC技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐是在80年代初期,因飛機(jī)制造業(yè)為降低加工時(shí)間以及對(duì)一些小型特殊零件的薄壁加工而提出了快速銑削的要求。自80年代中后期以來, 商品化的超高速切削機(jī)床不斷出現(xiàn),超高速機(jī)床從單一的超高速銑床發(fā)展成為超高速車銑床、鉆銑床乃至各種高速加工中心等。超高速磨削技術(shù)在近20年來也得到長(zhǎng)足的發(fā)展及應(yīng)用。德國(guó)Guehring Automation公司在1983年制造出了當(dāng)時(shí)世界第一臺(tái)最具威力的60kW強(qiáng)力立方氮化硼(CBN)砂輪磨床,Vs達(dá)到140~ 160m/s。當(dāng)今, 超高速加工已經(jīng)在汽車、航空航天等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。超高速加工技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 超高速加工技術(shù)概況

超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刃具,通過極大地提高切削速度和進(jìn)給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。

超高速加工是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù),工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率。可以說,超高速加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。超高速加工的切削速度范圍因不同的工件材料、不同的切削方式而異。目前，一般認(rèn)為，超高速切削各種材料的切速范圍為：鋁合金已超過1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金達(dá)300m/min，鈦合金達(dá)150~1000m/min，纖維增強(qiáng)塑料為2000~9000m/min。各種切削工藝的切速范圍為：車削700~7000m/min，銑削 300~6000m/min，鉆削200~1100m/min，磨削250m/s以上等等。

2.2 超高速加工技術(shù)分類

超高速加工技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：

（1）超高速切削、磨削機(jī)理研究。對(duì)超高速切削和磨削加工過程、各種切削磨削現(xiàn)象、各種被加工材料和各種刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工藝參數(shù)優(yōu)化等進(jìn)行系統(tǒng)研究。

（2）超高速主軸單元制造技術(shù)研究。主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承的研究與開發(fā);主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及熱態(tài)性研究;柔性主軸及其軸承的彈性支承技術(shù)研究;主軸系統(tǒng)的潤(rùn)滑與冷卻技術(shù)研究;主軸的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)研究;主軸換刀技術(shù)研究。

（3）超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)研究。高速位置芯片環(huán)的研制;精密交流伺服系統(tǒng)及電機(jī)的研究;系統(tǒng)慣量與伺服電機(jī)參數(shù)匹配關(guān)系的研究;機(jī)械傳動(dòng)鏈靜、動(dòng)剛度研究;加減速控制技術(shù)研究;精密滾珠絲杠副及大導(dǎo)程絲杠副的研制等。

（4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。研究開發(fā)各種超高速加工(包括難加工材料)用刀具磨具材料及制備技術(shù)。

（5）高速CNC控制系統(tǒng):超高速加工要求CNC控制系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力和高功能化特性,以保證加工復(fù)雜曲面輪廓時(shí),具有良好的加工性能。還要具有高速插補(bǔ)及超前處理能力,防止刀具軌跡偏移和突發(fā)事故。

（6）超高速加工在線檢測(cè)與控制技術(shù)研究。對(duì)超高速加工機(jī)床主軸單元、進(jìn)給單元系統(tǒng)和機(jī)床支承及輔助單元系統(tǒng)等功能部位和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù),對(duì)超高速加工用刀具磨具的磨損和破損、磨具的修整等狀態(tài)以及超高速加工過程中工件加工精度、加工表面質(zhì)量等在線監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究。

2.3 超高速加工技術(shù)特點(diǎn)

超高速磨削可以對(duì)硬脆材料實(shí)現(xiàn)延性域磨削加工,對(duì)高塑性等難磨材料也有良好的磨削表現(xiàn)。與普通磨削相比,超高速磨削顯示出極大的優(yōu)越性

（1）切削力降低30%左右，特別適合剛性差的工件。

（2）能實(shí)現(xiàn)對(duì)硬脆材料的延性域磨削,對(duì)高塑 性和難磨材料獲得良好的磨削效果。由于加工時(shí)對(duì)刀具和工件進(jìn)行了冷卻潤(rùn)滑，減少了切削熱對(duì)工件的影響，特別適合加工易熱變形的工件。

（3）降低加工工件表面粗糙度值,易獲得高光潔的加工表面。激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)床和工藝系統(tǒng)的固有頻率，加工平穩(wěn)，振動(dòng)小，加工表面質(zhì)量好。

（4）能極大地提高生產(chǎn)效率。但是，高速切削采用的高壓大流量冷卻方式會(huì)增加環(huán)境污染、提高生產(chǎn)成本、減少刀具的耐用度、加大機(jī)床腐蝕等一系列問題。

（5）明顯降低磨削力,提高零件加工精度.（6）砂輪耐用度提高,使用壽命延長(zhǎng)。（7）具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。超高速加工技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 超高速加工技術(shù)現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

（1）高速主軸系統(tǒng):高性能的電主軸是實(shí)現(xiàn)超高速加工的基礎(chǔ), 要求具有很高的轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的功率和扭矩。新近開發(fā)的加工中心主軸Dn值(主軸直徑與每分鐘轉(zhuǎn)速之積)大都已超過100萬。在主軸系統(tǒng)中主要采用重量輕于鋼制品的陶瓷球軸承,軸承潤(rùn)滑方式大都采用油氣混合潤(rùn)滑方式。在高速加工領(lǐng)域,目前已開發(fā)出空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸合并構(gòu)成的磁氣/空氣混合主軸。

（2）高速進(jìn)給機(jī)構(gòu):超高速加工要求進(jìn)給系統(tǒng)能夠完成高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng),所用的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常都為大導(dǎo)程滾珠絲杠或直線電機(jī),其最高加速度在2G以上, 最高進(jìn)給速度可超過160m/min。

(3)高速切削刀具:超高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN), 端面銑削使用CBN 刀具時(shí),其切削速度可高達(dá)5000m/min。用金剛石刀具端面銑削鋁合金時(shí), 5000m/min的切削速度已達(dá)到實(shí)用化水平。CBN和金剛石刀具只能用于一定的加工領(lǐng)域, 尚不能取得非常理想的降低加工成本的效果。目前, 涂層技術(shù)是一項(xiàng)既能作到價(jià)格低廉、性能優(yōu)異, 又可有效降低加工成本的技術(shù)。現(xiàn)在超高速加工用的立銑刀, 大都采用TiAIN 系的復(fù)合多層涂鍍技術(shù)進(jìn)行處理。如在對(duì)鋁合金或有色金屬材料進(jìn)行干式切削時(shí),DLC(Diamond Like Carbon)涂層刀具就受到人們極大的關(guān)注, 預(yù)計(jì)其市場(chǎng)前景十分可觀。

(4)刀具夾持系統(tǒng):刀具的夾持系統(tǒng)是支撐高速切削的重要技術(shù), 目前使用最為廣泛的是兩面夾緊式工具系統(tǒng)。作為商品正式投放市場(chǎng)的兩面夾緊式工具系統(tǒng)主要有: HSK、KM、Bigplus、NC5、AHO 等系統(tǒng)。在高速切削的情況下, 刀具與夾具回轉(zhuǎn)平衡性能的優(yōu)劣, 不僅影響到加工精度和刀具壽命,而且也會(huì)影響到機(jī)床的使用壽命。因此,在選擇工具系統(tǒng)時(shí),應(yīng)盡量選用平衡性能良好的產(chǎn)品。

(5)安全保護(hù)措施:進(jìn)行高速切削時(shí),由于刀具高速回轉(zhuǎn), 切屑的速度也相當(dāng)高。在對(duì)鋼材或鑄件進(jìn)行高速銑削時(shí), 其切屑帶著火花四處飛濺, 因此, 必須采取措施, 使切屑

沿著一定的方向排出。目前,三菱綜合材料公司已開發(fā)出一種“ Q-ing 銑刀”, 可控制排屑方向, 大大提高了高速銑削加工的安全性。

3.2 國(guó)外超高速加工技術(shù)發(fā)展

3.2.1 歐洲的發(fā)展情況

歐洲高速超高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步比較早。1979年德國(guó) Bremen大學(xué)的Werner P G教授撰文預(yù)言了高效深磨區(qū)存在的合理性,由此開創(chuàng)了高效深磨的概念。1983年德國(guó) Bremen大學(xué)出資由德國(guó)Guhring Automation公司制造了當(dāng)時(shí)世界上第一臺(tái)高效深磨的磨床,砂輪圓周速度達(dá)到了209 m/ s。德國(guó) Guhring Automation公司于1992 年成功制造出砂輪線速度為140～160m/s的CBN 磨床,并正在試制線速度達(dá)180m/ s 的樣機(jī)。德國(guó)Aachen大學(xué)、Bremen大學(xué)在高效深磨的研究方面取得了世界公認(rèn)的高水平成果。據(jù)Aachen工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Koeing和Ferlemann 宣稱,該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)采用了圓周速度達(dá)到 500 m/s的超高速砂輪,這一速度已突破了當(dāng)前機(jī)床與砂輪的工作極限。瑞士Studer公司開發(fā)的CBN砂輪線速度在60m/s 以上, 并向120～130m/s方向發(fā)展。目前在試驗(yàn)室內(nèi)正用改裝的S45型外圓 磨床進(jìn)行線速度280m/s的磨削試驗(yàn)。3.2.2 美國(guó)的發(fā)展情況

美國(guó)20世紀(jì)60年代中期開始提高陶瓷砂輪的線速度。辛辛那提-米拉克隆公司到1969 年已生產(chǎn)了100多臺(tái)高速磨床,其中有80m/s的無心磨床。本迪克斯公司1970年生產(chǎn)了91 m/s的切入式高速磨床。1971年,美國(guó)Carnegie-Mellon大學(xué)制造了一種無中心孔的鋼質(zhì) 輪,在其周邊上鑲有砂瓦,其試驗(yàn)速度可達(dá)185m/s,工作速度達(dá)到125m/s,用于磨削不銹鋼錠和切斷,也可用于外圓磨削。1993年,美國(guó)的 Edgetek Machine 公司首次推出的超高速磨床,采用單層CBN砂輪,圓周速度達(dá)到203m/s ,用以加工淬硬鋸齒等可以達(dá)到很高的金屬切除率。美國(guó)Connecticut大學(xué)磨削研究與發(fā)展中心的無心外圓磨床,最高磨削速度可達(dá) 250m/。2000年美國(guó)馬薩諸塞州立大學(xué)的Malkin S等人,以149m/s砂輪速度,使用電鍍金剛石砂輪通過磨削氮化硅研究砂輪的地貌和磨削機(jī)理。3.2.3 日本的發(fā)展情況

日本在20世紀(jì)70年代中期,不少工廠生產(chǎn)磨削速度為45m/s和60m/s的磨床,三井精機(jī)于1972年生產(chǎn)了磨削速度為80m/s的高速磨床,切入成型磨鑄鐵工件,加工時(shí)間僅為59s。1985年前后,在凸輪和曲軸磨床上,磨削速度達(dá)到了80m/s。1990年10月底在第五屆“日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)”上,日本推出了磨削速度為120m/s的高速磨床。之后,開始開發(fā) 160m/s 以上的超高速磨床。1993年前后,使用單顆粒金剛石進(jìn)行了250m/s超高速磨削試

驗(yàn)研究。1996年日本又推出了125m/s CBN砂輪平面磨床。至2000年,日本已進(jìn)行500m/s 超高速磨削試驗(yàn)。Shinizu等人為了獲得超高磨削速度,利用改制的磨床,將兩根主軸并列在一起；一根作為砂輪軸,另一根作為工件主軸,并使其在磨削點(diǎn)切向速度相反,取得了相對(duì)磨削速度為VS + V W的結(jié)果,砂輪和工件間的磨削線速度實(shí)際接近1000m/s。

3.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況

國(guó)內(nèi)高速超高速磨削的發(fā)展自1958年,我國(guó)開始推廣高速磨削技術(shù)。1964年,磨料磨具磨削(三磨)研究所和洛陽拖拉機(jī)廠合作進(jìn)行了50m/s高速磨削試驗(yàn),在機(jī)床改裝和工藝 等方面獲得一定成果。1975年10月,河南省南陽機(jī)床廠試制成功了MS132型80m/s高速外圓磨床。1976年,上海機(jī)床廠、上海砂輪廠、鄭州磨料磨具磨削研究所等組成高速磨削試驗(yàn)小組對(duì)80、100m/s 高速磨削工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。1982年10月,湖南大學(xué)進(jìn)行了60 m/s高速?gòu)?qiáng)力凸輪磨削工藝試驗(yàn)研究,為發(fā)展高速?gòu)?qiáng)力磨削凸輪軸磨床和高速?gòu)?qiáng)力磨削砂輪提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。至1995年,漢江機(jī)床廠使用陶瓷CBN砂輪,進(jìn)行了200m/s的超高速磨削試驗(yàn)。廣西大學(xué)于1997年前后開展了80m/s的高速低表面粗糙度的磨削試驗(yàn)研究工作。在 2000年中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)上,湖南大學(xué)推出了最高線速度達(dá)120m/s的數(shù)控凸輪軸磨床。從2002年開始,湖南大學(xué)開始針對(duì)一臺(tái)250m/s超高速磨床主軸系統(tǒng)進(jìn)行高速超高速研究,并在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了磁浮軸承設(shè)計(jì)。20世紀(jì)90年代至今,東北大學(xué)一直在開展超高速磨削技術(shù)的研究,并首先研制成功了我國(guó)第一臺(tái)圓周速度200m/s、額定功率55kW、最高砂輪線 速度達(dá)250m/s的超高速試驗(yàn)?zāi)ゴ病|北大學(xué)先后進(jìn)行超高速磨削熱傳遞機(jī)制研究,高速單顆粒磨削機(jī)理研究,200m/s電鍍CBN超高速砂輪設(shè)計(jì)與制造,超高速磨削溫度場(chǎng)研究,磨削摩擦系數(shù)的研究,超高速磨削砂輪表面氣流的研究,超高速磨削機(jī)理分子動(dòng)力學(xué)的仿真等,取得了可喜的研究成果,部分研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。超高速加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）難加工材料的超高速加工。難加工材料的使用越來越廣泛,由于材料的切削加工性能極低,導(dǎo)熱性差,刀具磨損快,為此只能采用很低的切削速度。通過深入研究這類材料的切削特性,提高刀具穩(wěn)定性,研制新型刀具材料及制作工藝,開發(fā)出相應(yīng)的刀具系統(tǒng),將使切削速度范圍有較大的提高。

（2）刀具夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于安裝在超高速主軸上的旋轉(zhuǎn)類刀具來說,刀具夾緊機(jī)構(gòu)的安全可靠性是至關(guān)重要的。在高速端面銑削加工時(shí),由于離心力作用,可轉(zhuǎn)位刀片有可能被甩出,因此,應(yīng)采取相應(yīng)措施加以預(yù)防。最近,工具廠家正在開發(fā)可轉(zhuǎn)位刀片的新型夾緊

裝置,刀片甩出問題有望得到妥善解決。

（3）相關(guān)工藝設(shè)計(jì)。主軸加速時(shí)間和快速進(jìn)給的動(dòng)作時(shí)間、ATC時(shí)間對(duì)整個(gè)生產(chǎn)周期均有很大的影響。為了最大限度地發(fā)揮設(shè)備的加工能力,必須妥善解決包含上述因素的工藝編制問題。由于各類產(chǎn)品從開發(fā)到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都將實(shí)現(xiàn)高效率化,因此,應(yīng)在更短的時(shí)間內(nèi)編制出正確而合理的工藝流程。

（4）節(jié)省能源,實(shí)現(xiàn)綠色加工。當(dāng)前,許多機(jī)床都配置了高速鉆削加工所必需的高壓冷卻液泵。冷卻裝置所需電力約占設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需電力的20%~30%；而生產(chǎn)線上所耗用的能源并不包括此項(xiàng)內(nèi)容。采用干式切削方式,會(huì)從根本上改善切削的環(huán)境狀態(tài),節(jié)省對(duì)切削液的直接投資和廢液處理及環(huán)保費(fèi)用。因此,希望開發(fā)出更加節(jié)省能源的機(jī)床,開發(fā)出更加實(shí)用的干式切削加工技術(shù)。

（5）高精度定位系統(tǒng)。采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或加工模具時(shí),機(jī)床的運(yùn)動(dòng)性能將直接影響到其加工精度。因此,要求機(jī)床在大進(jìn)給速度條件下,應(yīng)具有高精度定位功能和高精度插補(bǔ)功能。

參考文獻(xiàn)

[1]宋貴亮,鞏亞東,蔡光起.超高速磨削及應(yīng)用[J].航空精密制造技術(shù),2000,36(3):16-20.[2]榮烈潤(rùn).高速磨削技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].機(jī)電一體化,2003,(1):6-10.54第4 期

高興軍等.高速超高速磨削加工技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net [3]趙恒華,馮寶富,高貫斌,蔡光起.超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,24(6):564-568.[4]馮寶富,蔡光起,邱長(zhǎng)伍.超高速磨削的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)械工程師,2002,(1):5-9.[5]蔡光起,馮寶富,趙恒華.磨削磨料加工技術(shù)的最新進(jìn)展[J].航空制造技術(shù),2003,(4):31-40.Application and Development Trend of Ultra-high Speed

Machining Technology

Sun Ying(Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023)Abstract: In this paper, the concept, content and status of ultra-high speed machining technology are introduced, and its developmenttrend is analyzed.Keywords: Ultra-high speed machining technology;Machinery;Development trend

謝

辭

另外，感謝學(xué)校給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題，并在這個(gè)過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)诩磳㈦x校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。再一次對(duì)我的母校表示感謝。