硬車削加工的特點及應用研究畢業(yè)論文.doc

襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文 硬硬車車削削加加工工的的特特點點及及應應用用研研究究 專 業(yè)：數(shù)控應用技術 學 生：馮 鶴 指導教師：宋 超 教學單位：數(shù)控 0703 學 號：073001788 畢 業(yè) 屆：2010 屆 2010 年 6 月 1 日 襄樊職業(yè)技術學院 機械電子信息工程學院 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文1 1 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計（論論 文文）課課 題題 任任 務務 書書 機械電子信息工程學院數(shù)控應用技術 專業(yè) 0703班 學生： 馮鶴 一、畢業(yè)設計(論文)課題 硬車削加工的特點及應用與研究 二、畢業(yè)設計(論文)工作自 2009 年 11 月 20 日起至 2010 年 06 月 2 日止 三、畢業(yè)設計(論文)進行地點 ：襄樊職業(yè)技術學院 四、畢業(yè)設計(論文)的內容要求： （1）文字要求：文字通順，語言流暢，無錯別字。 （2）份量要求：理工類不少于 3500 字 （3）圖紙要求（工程設計型）：圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓 弧連接光滑，寸標注規(guī)范，文字注釋必須用工程字書寫。提倡學生用計算機繪 圖。 （4）曲線圖表要求（工程設計型）：所有曲線、圖表、線路圖、流程圖、 程序框圖、示意圖等不準徒手畫，必須按國家規(guī)定標準或工程要求采用計算機 繪制。 （5）編排格式要求：論文外形尺寸以 a4 紙為準。論文文字排版的字號、 字距、行距的大小，以版面清晰、容易辨識和閱讀為原則，一般可參考下面要 求進行排版：題目和標題用黑體，字號分別用 3 號和 4 號；文章段落內容用小 4 號宋體字，每頁 32 行，每行 33 字；各級標題序號一律用阿拉伯數(shù)字標明； 正文中標題一律左頂格。 （6）打印份數(shù)要求：一律打印 2 份，1 份交指導教師（含電子稿） ，1 份準備答 辯用 五、教師指定的主要參考文獻 1.楊學桐，李冬茹，何文立等. 距世紀數(shù)控機床技術發(fā)展戰(zhàn)略研究m.北京： 國家機械工業(yè)局.2000. 2.任東主編 .數(shù)控車床操作指南m.湖南:科學技術出版社.2005 年第一版 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文2 2 目錄目錄 摘要3 關鍵詞3 1.硬車削及其特點3 1.1 硬車削的定義 3 1.2 硬車削的特點 4 2. 硬車削加工的條件.4 2.1 硬車削的刀具材料 4 2.2 硬車削的刀具選擇 5 2.3 切削參數(shù)的選擇 5 2.4 對工藝系統(tǒng)的要求 5 3.結束語6 參考文獻7 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文3 3 硬車削加工的特點及應用研究 學生：馮學生：馮 鶴鶴 指導教師：宋指導教師：宋 超超 摘要摘要 車削加工時制造業(yè)中最基本、最廣泛、最重要的一種工藝方法，它直接影 響生產效率、成本、能源消耗和環(huán)境污染。由于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，各種高 強度、高硬度的工程材料越來越多地被采用，傳統(tǒng)的車削技術難以勝任或根本 無法實現(xiàn)對某些高強度、高硬度材料的加工，而現(xiàn)代的硬車削技術使之成為可 能，并在生產中取得明顯效益。本文對硬車削加工的特點及應用進行了介紹。 關鍵詞關鍵詞 硬車削定義、特點，刀具材料，切削參數(shù) 1.硬車削及其特點硬車削及其特點 1.1 硬車削的定義硬車削的定義 通常所說的硬車削是指把淬硬鋼的車削作為最終加工或精加工的工藝方法， 樣可以避免目前普遍采用的磨削技術。淬硬鋼通常是指淬火后具有馬氏體組 織，硬度高，強度也高，幾乎沒有塑性的工件材料，硬度 hrc55 時，其強 度 sb=21002600mpa。通常，工件在熱處理淬硬之前就已完成粗加工，只 有精加工在淬硬狀態(tài)下進行。精磨是精加工最常用的加工工藝，但其加工范圍 窄、投資大、生產效率低，易造成環(huán)境污染，一直困擾著淬硬鋼的經濟有效加 工。隨著加工技術的發(fā)展，硬車削代替磨削成為可能，并在生產中取得明顯效 益。目前采用多晶立方氮化硼(pcbn)刀具、陶瓷刀具或涂層硬質合金刀具等 在車床或車削加工中心上對淬硬鋼(硬度 hrc5565)進行切削加工，其加工 精度可達 510m，表面粗糙度均方根值平均小于 20m。 1.2 硬車削的特點硬車削的特點 硬車削具有比磨削更高的加工效率，其所消耗的能量是普通磨削加工的 1/5。硬車削往往采用大切削深度、高的工件轉速，其金屬切除率通常是磨削 加工的 34 倍。車削加工時一次裝夾可完成多種表面加工(如車外圓、車內孔、 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文4 4 車槽等)，而磨削則需要多次安裝，因此，其輔助時間短，表面間位置精度高。 硬車削是潔凈加工工藝 在大多數(shù)情況下，硬車削無須冷卻液，事實上，使用冷卻液會給刀具壽命 和表面質量帶來不利影響。因為，硬車削是通過使剪切部分的材料退火變軟而 形成切削的，若冷卻率過高，就會減小由切削力而產生的這種效果，從而加大 機械磨損，縮短刀具壽命。車床本身就是一種加工范圍廣的柔性加工方法，工 件裝夾快速，采用配有多種刀具轉盤或刀庫的現(xiàn)代 cnc 車床很容易實現(xiàn) 2 種 不同工件之間的加工轉換，硬車削尤其適合此類加工。因此，與磨削相比，硬 車削能更好地適應柔性化生產要求。硬車削可使零件獲得良好的整體加工精度 硬車削中生產的大部分熱量被切屑帶走，不會產生像磨削加工的表面燒傷 和裂紋，具有優(yōu)良的加工表面質量，有精確的加工圓度，能保證加工表面之間 高的位置精度。 2. 硬車削加工的條件硬車削加工的條件 2.1 硬車削的刀具材料硬車削的刀具材料 涂層硬質合金刀具是在韌性較好的硬質合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性 好的 tin、ticn、tialn 和 al2o3 等，涂層的厚度為 218m，涂層硬質合 金刀具與硬質合金刀具相比，無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提 高。 陶瓷刀具具有高硬度(硬度 hra9195)、高強度(抗彎強度為 7501000mpa)、耐磨性好、化學穩(wěn)定性好、良好的抗赫結性能、摩擦系數(shù) 低且價格低廉等特點。使用正常時，耐用度極高，車速可比硬質合金提高 25 倍，特別適合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可加工硬度 hrc62 的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵。常用的有氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、 金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷。 cbn 含量高的 pcbn 刀具硬度高、耐磨性好、抗壓強度高及耐沖擊韌性好， 其缺點是熱穩(wěn)定性差和化學惰性低，適用于耐熱合金、鑄鐵和鐵系燒結金屬的 切削加工。復合 pcbn 刀具中 cbn 顆粒含量較低，采用陶瓷作豁結劑，其硬 度較低，但彌補了前一種材料熱穩(wěn)定性差、化學惰性低的缺點，適用淬硬鋼的 切削加工。 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文5 5 2.2 硬車削的刀具選擇硬車削的刀具選擇 在切削灰鑄鐵和淬硬鋼的應用領域，陶瓷刀具和 cbn 刀具是可供同時選擇 的，因此進行成本效益和加工質量分析是非常必要的，以確定哪一種材料更經 濟。通過分析在切削硬度低于 hrc60 以下和小進給量情況下的工件，陶瓷刀 具是較好的選擇。pcbn 刀具適合于工件硬度高于 hrc60 情況，尤其是對于 自動化加工和高精度加工時更為重要。除此之外，在相同后刀面磨損情況下， pcbn 刀具切削后的工件表面殘余應力也比陶瓷刀具相對穩(wěn)定。 使用 pcbn 刀具干式切削淬硬鋼還應遵循以下原則：在機床剛性允許條件 下盡可能選擇大切深，這樣切削區(qū)生成的熱量使得刃前區(qū)金屬局部軟化，能有 效降低 pcbn 刀具的磨損，此外在小切深時還應考慮采用 pcbn 刀具，導熱性 差而使切削區(qū)熱量來不及擴散，剪切區(qū)也能產生明顯的金屬軟化效應，減小切 削刃的磨損。 2.3 切削參數(shù)的選擇切削參數(shù)的選擇 工件材料硬度越高，其切削速度應越小。硬車削精加工的適宜切削速度為 80200m/min，常用范圍為 10150m/min，采用大切深或強烈斷續(xù)切削 高硬度材料，切速應保持在 80100m/min。一般情況下，切深為 0.10.3mm。加工表面粗糙度，要求高時可選小的切削深度，但不能太小， 要適宜。進給量通?？梢赃x擇 0.050.25mm/r，具體數(shù)值視表面粗糙度數(shù) 值和生產率要求而定。當表面粗糙度為 ra0.30.6m，硬車削比磨削經濟得 多。 2.4 對工藝系統(tǒng)的要求對工藝系統(tǒng)的要求 除選擇合理的刀具外，硬車削對車床或車削中心并無特殊要求，若車床或 車削中心剛度足夠，且加工軟的工件時能得到所要求的精度和表面粗糙度，即 可用于淬硬鋼的加工。為了保證車削操作的平穩(wěn)和連續(xù)，常用的方法是采用剛 性夾緊裝置和中等前角刀具。們普遍認為，硬車削需要高剛性的車床，即硬 車削的關鍵是機床具有足夠的剛性，同時刀具、工件、夾緊裝置結構緊湊且具 有同等的剛性。若工件在切削力作用下其定位、支承和旋轉可以保持相當平穩(wěn)， 現(xiàn)有的設備就可以用于硬車削。 3.3.結束語結束語 襄樊職業(yè)技術學院（畢業(yè)）論文6 6 經過了半年的學習和工作，我終于完成了這篇論文。從開始接到論文題目 到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)， 這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學到了很多知 識也有很多感受，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自 己頭腦中模糊的概念逐漸清晰， 這次做論文的經歷也會使我終身受益，我感受 到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究 的過程，沒有學