機(jī)械加工工藝-解放公司課件

1、 機(jī)械加工工藝2008.10 一、生產(chǎn)質(zhì)量控制基礎(chǔ)知識(shí) 批量生產(chǎn)后現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量檢批量生產(chǎn)后現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量檢控和持續(xù)改善手段是什么？控和持續(xù)改善手段是什么？ ISO 9000 的質(zhì)量觀點(diǎn) 從根本上，質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是由消費(fèi)者來(lái)定義-一件高質(zhì)量的產(chǎn)品是指消費(fèi)者認(rèn)為具有高質(zhì)量的產(chǎn)品； 數(shù)據(jù)是質(zhì)量管理中最重要的信息，是質(zhì)量管理的基礎(chǔ)，包括以下幾個(gè)方面：總體：提供數(shù)據(jù)的原始集團(tuán)，或研究對(duì)象的全體；樣本：從總體中抽取的一部分個(gè)體所構(gòu)成的集合；樣品：組成樣本的每一個(gè)個(gè)體；樣本容量：樣本中所含樣品的數(shù)量； 質(zhì)量控制工具-控制圖控制圖是一些帶有統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定的控制上限和下限（UCL和LCL）的趨勢(shì)圖；通過(guò)測(cè)繪樣本數(shù)據(jù)，可以記錄

2、這些樣本點(diǎn)的 波動(dòng)情況，如果這些樣本點(diǎn)落在控制上下限以外，則表明過(guò)程“失控”；過(guò)程上下限以外的樣本點(diǎn)通常是由于一些特殊的原因或者是例外造成的。只有當(dāng)這些特殊的原因被消除后，該過(guò)程才能被認(rèn)為是“受控”。受控標(biāo)準(zhǔn)：控制點(diǎn)不超過(guò)控制界限；控制圖上點(diǎn)的排列分布無(wú)缺陷； 如表列：有10個(gè)子組（按要求應(yīng)當(dāng)是25組或更多），每個(gè)子組記錄5個(gè)零件測(cè)量數(shù)據(jù)（要求至少35個(gè)），每一組分別有平均數(shù) 和級(jí)差 R. 同時(shí)可以算出平均級(jí)差 和過(guò)程平均 Cpk 是通過(guò)CPU和CPL計(jì)算出能力指數(shù)Cpk，其取兩者中小的數(shù)值，Cpk值一般要大于1.33，大于1.67時(shí)可以認(rèn)為生產(chǎn)過(guò) 程 非 常 穩(wěn) 定 。 XRX2/dR3)X

3、(USLCPU2/dR3LSL) - X(CPL 在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算控制上下限，包括均值的上下限和極差的上下控制限：根據(jù)子組中樣本數(shù)量不同，常量的選擇按照表規(guī)定進(jìn)行：R-X LCLRX UCLRD LCLRD UCLXX3R4R22AAn2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*0.080.140.180.22d21.131.692.062.332.532.72.852.973.08A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31Figure 6 : Control Chart for Average

4、s29303132333435363738123456789 10 11 12 13 14 15Sub-GroupChart of the Averages Lower Control Limit (LCL)Upper Control Limit (UCL)XX01234567891011121312345678910 11 12 13 14 15Sub-GroupChart of RangesRRUCLFigure 7 : Control Chart for Ranges CenterlineUCLAbove Upper Control LimitBelow Lower Control Li

5、mitLCL數(shù)據(jù)點(diǎn)在要求的控制范圍之外數(shù)據(jù)點(diǎn)在要求的控制范圍之外 Centerline7 Consecutive Points Below/Above the CenterlineLCLUCL數(shù)據(jù)在控制極限之內(nèi)，但連續(xù)有數(shù)據(jù)在控制極限之內(nèi)，但連續(xù)有7 7個(gè)點(diǎn)在中線之下個(gè)點(diǎn)在中線之下或中線之上或中線之上 CenterlineUCLLCL6 Consecutive Points Decreasing/Increasing連續(xù)連續(xù)7 7個(gè)點(diǎn)上升或下降個(gè)點(diǎn)上升或下降 Upper 1/3rdCenterlineUCLLCLMiddle 1/3rdLower 1/3rd一般來(lái)講，要想穩(wěn)定控制產(chǎn)品，需要保證

6、一般來(lái)講，要想穩(wěn)定控制產(chǎn)品，需要保證2/32/3以上以上產(chǎn)品尺寸集中在產(chǎn)品尺寸集中在1/31/3帶寬內(nèi)；帶寬內(nèi)； 過(guò)程能力指數(shù)過(guò)程能力指數(shù)Cpk 監(jiān)控監(jiān)控長(zhǎng)期行為長(zhǎng)期行為 CpkCpk主要用于周期性的過(guò)程評(píng)價(jià)，反映的是穩(wěn)定狀主要用于周期性的過(guò)程評(píng)價(jià)，反映的是穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力，影響因素包括操作者、設(shè)備、態(tài)下的實(shí)際加工能力，影響因素包括操作者、設(shè)備、原材料、工藝方法和生產(chǎn)環(huán)境等，是日常生產(chǎn)過(guò)程原材料、工藝方法和生產(chǎn)環(huán)境等，是日常生產(chǎn)過(guò)程中控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)持續(xù)改善的重要手段。其用中控制產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)持續(xù)改善的重要手段。其用于評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)要考慮子組大小、子組頻率和子組數(shù)于評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)要考慮子組大

7、小、子組頻率和子組數(shù)大小，它的方差計(jì)算為大小，它的方差計(jì)算為 = / d2，其中其中 為為子組級(jí)差的均值，子組級(jí)差的均值，d2d2是隨樣本容量變化的常數(shù)；是隨樣本容量變化的常數(shù)；CpkCpk為為CPUCPU、CPLCPL小者，用于能力評(píng)價(jià)小者，用于能力評(píng)價(jià) 2/dRRR2/dR6LSL)- (USLCp2/dR3)X(USLCPU2/dR3LSL) - X(CPL 可見(jiàn)：CP反映的是數(shù)據(jù)分布的情況，而CPK同時(shí)反映了數(shù)據(jù)的分布情況和中心位置；如圖：上面的統(tǒng)計(jì)分析表示CP和CPK都大于1，數(shù)據(jù)分布小于公差帶；而且平均值位于公差帶的中間位置；下面的統(tǒng)計(jì)圖所顯示的CP值和上面的是一樣的，但CPK會(huì)小

8、于1，其數(shù)據(jù)分布已經(jīng)延出上限范圍；Figure 14 : Cp is the Same for Both Distributions CPKCPK為為1 1，整個(gè)數(shù)值統(tǒng)計(jì)擴(kuò)展區(qū)域正好等于加工零件的工藝要求；數(shù)，整個(gè)數(shù)值統(tǒng)計(jì)擴(kuò)展區(qū)域正好等于加工零件的工藝要求；數(shù)據(jù)的平均值正好在工件要求的中間值；據(jù)的平均值正好在工件要求的中間值； XXCPKCPK大于大于1 1，整個(gè)數(shù)值統(tǒng)計(jì)擴(kuò)展區(qū)域小于加工零件的，整個(gè)數(shù)值統(tǒng)計(jì)擴(kuò)展區(qū)域小于加工零件的公差要求；數(shù)據(jù)的平均值正好在工件要求的中間值；公差要求；數(shù)據(jù)的平均值正好在工件要求的中間值； 過(guò)程性能指數(shù)Ppk-短期行為： 在美國(guó)三大汽車(chē)公司制定的在美國(guó)三大汽車(chē)公司

9、制定的QS-9000標(biāo)準(zhǔn)中提出的，用于實(shí)時(shí)過(guò)程能力研究標(biāo)準(zhǔn)中提出的，用于實(shí)時(shí)過(guò)程能力研究和初始過(guò)程能力評(píng)估，比較適用于帶有驗(yàn)收的場(chǎng)合，其評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)為一段時(shí)和初始過(guò)程能力評(píng)估，比較適用于帶有驗(yàn)收的場(chǎng)合，其評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)為一段時(shí)間內(nèi)的連續(xù)采集樣本：間內(nèi)的連續(xù)采集樣本：抽檢樣本尺寸均值：抽檢樣本尺寸均值： 方差：方差： Ppk1Ppk1= = Ppk2Ppk2= =其中：其中： . . 為零件的實(shí)際檢測(cè)尺寸，樣本單元為零件的實(shí)際檢測(cè)尺寸，樣本單元n n一般取一般取5050件；件；USLUSL和和LSLLSL為該尺寸加工精度要求的上下極限尺寸；取上述兩個(gè)為該尺寸加工精度要求的上下極限尺寸；取上述兩個(gè)Ppk

10、Ppk值中的較小值值中的較小值用做評(píng)價(jià)；用做評(píng)價(jià)； 注：設(shè)備驗(yàn)收時(shí)通常采用的注：設(shè)備驗(yàn)收時(shí)通常采用的cmkcmk值和值和PpkPpk值的算法是相同的，但是在應(yīng)用過(guò)程中盡量避免其他加工因素的影響值的算法是相同的，但是在應(yīng)用過(guò)程中盡量避免其他加工因素的影響設(shè)備驗(yàn)收案例設(shè)備驗(yàn)收案例nxxxxn.21niinxx121)(3XUSL 3LSLX 1xnx 80%的質(zhì)量問(wèn)題是由20%的原因所引起的：不要試圖確定所有存在的質(zhì)量問(wèn)題，而是要找出一小部分有最大影響的引起問(wèn)題的原因。 零件的加工誤差是怎樣產(chǎn)生的？零件的加工誤差是怎樣產(chǎn)生的？ 機(jī)床的誤差機(jī)床的誤差 加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過(guò)機(jī)床完

11、成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差；主軸回轉(zhuǎn)誤差；導(dǎo)軌誤差；導(dǎo)軌誤差；傳動(dòng)鏈誤差；傳動(dòng)鏈誤差；機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。 主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差： 機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。它可分解為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)三種基本形式。1 1）產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：）產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身

12、的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。它們對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。2 2）產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因）產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。 適當(dāng)提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對(duì)高速主軸部件進(jìn)行平衡，對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊等，均可提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。 車(chē)削加工中由于切削力方向固定，主軸回轉(zhuǎn)誤差重要取決于主軸的圓度 鏜削加工，由于切削力F的作用方向隨著主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，在切削力F的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，因此，軸承內(nèi)表面的圓度誤差對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度

13、影響較大，而主軸頸圓度誤差的影響則不大 導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。車(chē)床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度(扭曲)。 臥式車(chē)床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差1將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對(duì)加工精度的影響最大。 臥式車(chē)床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但2對(duì)加工精度的影響要比1小得多。 導(dǎo)軌存在平行度誤差(扭曲)時(shí)，刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。 傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差 傳動(dòng)鏈誤差是

14、指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。 例如在齒輪加工設(shè)備中，刀具和工件直接的嚙合運(yùn)動(dòng)依靠?jī)烧咧g的傳動(dòng)鏈保證，當(dāng)出現(xiàn)傳動(dòng)鏈誤差室，會(huì)反映在零件的分齒精度上； 刀具的誤差刀具的誤差 刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度；而對(duì)一般刀具(如車(chē)刀等)，其制造誤差對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。 任何刀具在切削過(guò)程中，都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用

15、冷卻液等，均可有效地減少刀具的尺寸磨損。必要時(shí)還可采用補(bǔ)償裝置對(duì)刀具尺寸磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 . .夾具的誤差?yuàn)A具的誤差 夾具的作用是使工件相對(duì)刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度(特別使位置精度)有很大影響。 如圖鉆床夾具中，鉆套軸心線f至夾具定位平面c間的距離誤差，影響工件孔a至底面B尺寸L的精度；鉆套軸心線f至夾具定位平面c間的平行度誤差，影響工件孔軸心線a至底面B的平行度；夾具定位平面c與夾具體底面d底的垂直度誤差，影響工件孔軸心線a與底面B間的尺寸精度和平行度；鉆套孔的直徑誤差亦將影響工件孔a至底面B的尺寸精度和平行度。 定位誤差定位誤差定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差

16、和定位副制造不準(zhǔn)確誤差造成。a).基準(zhǔn)不重合誤差 在零件圖上用來(lái)確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來(lái)確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。一般情況下，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。 b).定位副制造不準(zhǔn)確誤差 工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來(lái)確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，它們得實(shí)際尺寸(或位置)都允許在分別規(guī)定得公差范圍內(nèi)變動(dòng)。同時(shí)，工件上的定位基準(zhǔn)面也會(huì)有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。 基準(zhǔn)不重

17、合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，這種變形會(huì)破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。 減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。主要方面包括：l 提高工藝系統(tǒng)剛度 l 提高工件和刀具的剛度l 提高機(jī)床剛度l 采用合理的裝夾方式和加工方式l 減小切削力及其變化l 合理地選擇刀具材

18、料，增大前角和主偏角，對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過(guò)各種傳熱方式向周?chē)奈镔|(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。 減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑：l 減少發(fā)熱和隔熱 l 改善散熱條件 l 均衡溫度場(chǎng) l 改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu) l 加快溫度場(chǎng)的平衡 l 控制環(huán)境溫度 內(nèi)應(yīng)力重新分

19、布引起的誤差內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差 細(xì)長(zhǎng)軸零件經(jīng)過(guò)車(chē)削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲，如右圖示。冷校直就是在原有變形的相反方向加力F，使工件向反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到校直的目的。在F力作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力分布如圖b所示。當(dāng)外力F去除以后，彈性變形部分本來(lái)可以完成恢復(fù)而消失，但因素心變形部分恢復(fù)不了，內(nèi)外層金屬就起了互相牽制的作用，產(chǎn)生了新的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)，如圖c所示，所以說(shuō)，冷校直后的工件雖然減少了彎曲，但是依然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，還會(huì)產(chǎn)生新的彎曲變形。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形

20、發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。 減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件時(shí)，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。 合理安排分布加工余量和優(yōu)化切削參數(shù)，減小加工殘余應(yīng)力；增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序 合理安排工藝過(guò)程粗加工和精加工宜分階段進(jìn)行，使工件在粗加工后有一定的時(shí)間來(lái)松弛內(nèi)應(yīng)力。 二、現(xiàn)生產(chǎn)加工工藝二、現(xiàn)生產(chǎn)加工工藝 柔性化的生產(chǎn)制造過(guò)程 目前汽車(chē)零件的生產(chǎn)中，加工過(guò)程所采用的設(shè)備通常是在能夠?qū)崿F(xiàn)目前汽車(chē)零件的生產(chǎn)中，加工過(guò)程所采用的設(shè)備通常是在能夠?qū)崿F(xiàn)多功能加工、數(shù)字化控制、靈活多變、可實(shí)現(xiàn)高效率、高精度加工的數(shù)多功能加工、數(shù)字化控制、靈活多變

21、、可實(shí)現(xiàn)高效率、高精度加工的數(shù)控設(shè)備上完成，包括加工中心、數(shù)控車(chē)床及車(chē)銑復(fù)合加工中心、數(shù)控齒控設(shè)備上完成，包括加工中心、數(shù)控車(chē)床及車(chē)銑復(fù)合加工中心、數(shù)控齒輪加工設(shè)備；輪加工設(shè)備； 除了常規(guī)加工方式除了常規(guī)加工方式,對(duì)于孔、凹槽以及常用于車(chē)削或螺紋切削的對(duì)于孔、凹槽以及常用于車(chē)削或螺紋切削的表面，銑削也有其日益增長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)可轉(zhuǎn)位刀片、整體硬質(zhì)合金表面，銑削也有其日益增長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)可轉(zhuǎn)位刀片、整體硬質(zhì)合金技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)效率、可靠性和質(zhì)量一致性得以大大提高；技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)效率、可靠性和質(zhì)量一致性得以大大提高； 長(zhǎng)齒廠紅旗世紀(jì)星轎車(chē)的變速器殼體在2001年新引進(jìn)的瑞士DIXI200三工位

22、加工中心（二臺(tái)約1100萬(wàn)人民幣）上完成，設(shè)備具備60 把的刀庫(kù)，機(jī)械手自動(dòng)換刀，生產(chǎn)精度滿足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)一致性好，CPK可達(dá)1.67，全部工序可以在一臺(tái)設(shè)備上集中完成，生產(chǎn)節(jié)拍約30min/件兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)生產(chǎn)；能夠保證現(xiàn)行的生產(chǎn)節(jié)拍；變速器廠的殼體生產(chǎn)線 現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)展方向：現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)展方向： 柔性化生產(chǎn)的迅速崛起、關(guān)鍵加工環(huán)節(jié)高精度專用加工設(shè)備相輔相成：柔性化生產(chǎn)的迅速崛起、關(guān)鍵加工環(huán)節(jié)高精度專用加工設(shè)備相輔相成： 加工中心適合與柔性生產(chǎn)線的模塊化組建，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的分階段投資，有利于提高投資的經(jīng)濟(jì)效益，并能夠?qū)崿F(xiàn)靈活換型生產(chǎn)。充分利用設(shè)備功能復(fù)合化和多軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)，提高裝夾技

23、術(shù)，在一次裝充分利用設(shè)備功能復(fù)合化和多軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)，提高裝夾技術(shù)，在一次裝夾中完成多個(gè)表面加工，在保證位置精度的前提下，提高生產(chǎn)效率夾中完成多個(gè)表面加工，在保證位置精度的前提下，提高生產(chǎn)效率加工與檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速對(duì)刀、加工過(guò)程檢測(cè)和刀具補(bǔ)償；加工與檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速對(duì)刀、加工過(guò)程檢測(cè)和刀具補(bǔ)償； 在現(xiàn)有設(shè)備機(jī)床上，開(kāi)展高速加工技術(shù)研究 汽車(chē)更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品市場(chǎng)壽命進(jìn)一步縮短。與此同時(shí)，汽車(chē)變型品種逐漸增多，投產(chǎn)批量日益減少。為滿足全球市場(chǎng)的不同個(gè)性化需求，多品種柔性生產(chǎn)越來(lái)越成為競(jìng)爭(zhēng)的決定因素，設(shè)備的生產(chǎn)效率和柔性已成為選擇設(shè)備的主要因素； 近年來(lái),高速加工中心的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)和

24、技術(shù)性能有了長(zhǎng)足的發(fā)展和提高。在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式上經(jīng)歷了從滾珠絲桿立柱移動(dòng)式到直線電機(jī)框中框結(jié)構(gòu)的二代發(fā)展。高速切削和高速進(jìn)給的應(yīng)用使加工的基本時(shí)間變得越來(lái)越短。例如 ：銑削深度14.1mm的M6螺孔僅需1.2s； 現(xiàn)代高速加工中心已成功的將原本是相互矛盾的柔性和生產(chǎn)率融合到了一起。相繼出現(xiàn)由高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線，由于它具有高生產(chǎn)率、高加工柔性和能力柔性，既能滿足當(dāng)前多品種的加工任務(wù)，也能通過(guò)調(diào)整或擴(kuò)充設(shè)備來(lái)適應(yīng)未來(lái)的加工任務(wù)，這種柔性生產(chǎn)線正越來(lái)越多地被汽車(chē)工業(yè)所采用。 通常認(rèn)為高速切削的切削速度比常規(guī)切削速度高通常認(rèn)為高速切削的切削速度比常規(guī)切削速度高510倍以上?；咎卣魇侵鞅兑陨?/p>

25、。基本特征是主軸轉(zhuǎn)速高，機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速可達(dá)到軸轉(zhuǎn)速高，機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速可達(dá)到10000r/min20000r/min。切削速度高，切削。切削速度高，切削速度可達(dá)到速度可達(dá)到 1008000 m/min。進(jìn)給速度高，進(jìn)給速度可達(dá)到。進(jìn)給速度高，進(jìn)給速度可達(dá)到1590m/min。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：切削力隨著切削速度的提高而下降；切削力隨著切削速度的提高而下降；切削產(chǎn)生的熱量絕大部分被切削產(chǎn)生的熱量絕大部分被切屑代走；切屑代走；加工表面質(zhì)量提高；加工表面質(zhì)量提高；在高速切削范圍內(nèi)機(jī)床的激振頻率遠(yuǎn)離工藝在高速切削范圍內(nèi)機(jī)床的激振頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍。系統(tǒng)的固有頻率范圍。 不同加工工藝對(duì)應(yīng)的高速切削

26、線速度范圍加工工藝高速切削速度（m/min）車(chē)削7007000銑削3006000鉆削2001100拉削3075鉸削20500因此：因此：有利于使用小直徑刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；有利于加工較大零件；可替代其他加工工藝（如磨削），獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)切削工藝很難加工的工件材料（如鎳基合金、鈦合金、纖維增強(qiáng)塑料等）在高速切削條件下將變得易于切削，這有利于設(shè)計(jì)新材料的選用。 切削速度要達(dá)到 800012000m/min。 進(jìn)給速度要達(dá)到1590m/min。 刀具耐用度要達(dá)到3001000min。 切削溫度要承受8001200。高速加工工藝實(shí)現(xiàn)的主要問(wèn)題應(yīng)對(duì)：高速加工工藝實(shí)現(xiàn)的主要問(wèn)題應(yīng)

27、對(duì)：1 1、高速加工中隨著切削速度的提高，刀具壽、高速加工中隨著切削速度的提高，刀具壽命會(huì)下降問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：命會(huì)下降問(wèn)題的應(yīng)對(duì)：高速切削刀具滿足的條件：高速切削刀具滿足的條件： 硬質(zhì)合金刀具：硬質(zhì)合金刀具： 硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用的最為廣泛，發(fā)展的也很快，硬質(zhì)合金刀具有良好的綜合切削性能，用于高速切削刀具的硬質(zhì)合金材料主要是質(zhì)量?jī)?yōu)良的細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒的材料結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度可達(dá)到3000N/mm24000N/mm，紅硬性可達(dá)到800-900。由于采用先進(jìn)的成形工藝、燒結(jié)技術(shù)、納米技術(shù)、超細(xì)技術(shù)，硬質(zhì)合金刀具近幾年不斷涌現(xiàn)出新的牌號(hào)，使硬質(zhì)合金刀具更具有切削的針對(duì)性。 涂層刀具涂層刀具: :涂層刀具基體: 高

28、速鋼、硬質(zhì)合金涂層刀具材料: TiN、TiC、TiCN、TiA、AlCrN、 金剛石涂層和、 CBN涂層涂層刀具技術(shù): 復(fù)合涂層，多元涂層，納米涂層涂層刀具應(yīng)用: 鉆頭、鉸刀、絲錐、滾刀、拉刀、 剃刀、插刀、硬質(zhì)合金刀片 陶瓷刀具：陶瓷刀具： 陶瓷刀具有氧化鋁基Al2O3和氮化硅基Si3N4兩大類，紅硬性可達(dá)到1100-1200， 切削速度可達(dá)到800m/min，主要應(yīng)用于鑄鐵零件的加工，目前在中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)中陶瓷刀具主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體缸孔、制動(dòng)轂、輪轂的粗加工、半精加工和精加工中。 金屬陶瓷刀具：金屬陶瓷刀具： 金屬陶瓷刀具是以TiC為基體,添加TiN或TiCN為主要成份，使其抗彎強(qiáng)度提

29、高，具有耐磨損性、耐熱裂紋性等優(yōu)點(diǎn)，其紅硬性可達(dá)到900-1100。金屬陶瓷與鋼的親和力小，可滿足高速、高精度加工的要求，主要用于鋼和鑄鐵工件的半精加工和精加工。 立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具: : 立方氮化硼（CBN）、聚晶立方氮化硼 (PCBN)，其硬度可達(dá)35004500HV，紅硬性可達(dá)到1400 1500，在1000多度的高溫下仍能保持其硬度和良好的切削性能，切削速度達(dá)到8002000m/min，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到800012000r/min。主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等鑄鐵類零件和氣門(mén)閥座等粉末冶金零件的半精和精加工序中。 CBN刀具還可用于加工淬硬工件，實(shí)現(xiàn)以車(chē)代磨。 金剛石刀具：金剛石刀具：

30、有天然金剛石，聚晶金剛石（PCD），人工合成單晶金剛石，金剛石涂層。金剛石刀具其硬度可達(dá)600010000HV，切削速度可達(dá)到8000m/min，紅硬性可達(dá)到700800，加工鋁制工件及有色金屬時(shí)壽命極高，隨著中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)應(yīng)用鋁合金材料的增多，PCD刀具的應(yīng)用也增加。在中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)中應(yīng)用PCD刀具主要切削鋁合金材料的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體、汽缸蓋、變速箱的殼體、鋁合金輪輞、閥體、槽體、側(cè)蓋等零件。 2、高速加工中切削參數(shù)選擇不同材料高速切削速度范圍不同材料高速切削速度范圍普通區(qū)普通區(qū)過(guò)度區(qū)過(guò)度區(qū)高速區(qū)高速區(qū)10100100010000碳纖維塑料鋁合金黃銅鑄鐵鋼鈦合金鎳基合金m/min 傳統(tǒng)加工方法改

31、變例舉 螺紋的銑削加工：螺紋的銑削加工：螺紋銑削是通過(guò)主軸高速旋轉(zhuǎn)并做圓弧插補(bǔ)的方式加工螺紋。只要螺紋銑削是通過(guò)主軸高速旋轉(zhuǎn)并做圓弧插補(bǔ)的方式加工螺紋。只要通過(guò)改變程序就可以實(shí)現(xiàn)不同直徑的螺紋、左右螺紋及內(nèi)外螺紋的加工，通過(guò)改變程序就可以實(shí)現(xiàn)不同直徑的螺紋、左右螺紋及內(nèi)外螺紋的加工，其柔性非常理想，另外，螺紋銑削還有線速度高、受力小、排屑好、加其柔性非常理想，另外，螺紋銑削還有線速度高、受力小、排屑好、加工精度高、光潔度好等優(yōu)點(diǎn)。工精度高、光潔度好等優(yōu)點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：一把螺紋銑刀可以加工直徑不同、牙型和螺距一把螺紋銑刀可以加工直徑不同、牙型和螺距相同的螺紋。相同的螺紋。 螺紋精度及光潔度提高。因螺

32、紋銑削是通過(guò)刀螺紋精度及光潔度提高。因螺紋銑削是通過(guò)刀具高速旋轉(zhuǎn)、主軸插補(bǔ)的方式加工完成。其切具高速旋轉(zhuǎn)、主軸插補(bǔ)的方式加工完成。其切削方式是銑削，切削速度高，加工出來(lái)的螺紋削方式是銑削，切削速度高，加工出來(lái)的螺紋表面質(zhì)量好；表面質(zhì)量好；內(nèi)螺紋排屑方便。內(nèi)螺紋排屑方便。 可以避免絲錐反轉(zhuǎn)形成的回轉(zhuǎn)線可以避免絲錐反轉(zhuǎn)形成的回轉(zhuǎn)線( (在密封要求在密封要求高的情況下是不允許的高的情況下是不允許的) )。不易形成粘屑的現(xiàn)象。螺紋銑削高速旋轉(zhuǎn)，并不易形成粘屑的現(xiàn)象。螺紋銑削高速旋轉(zhuǎn)，并且斷屑切削；且斷屑切削； 要求機(jī)床功率低。螺紋銑削刀具局部接觸，受要求機(jī)床功率低。螺紋銑削刀具局部接觸，受切削力?。磺?/p>

33、削力??；刀具折損容易處理。螺紋銑刀作用力小，很少刀具折損容易處理。螺紋銑刀作用力小，很少發(fā)生折損現(xiàn)象，如果發(fā)生了，因?yàn)榧庸た讖奖劝l(fā)生折損現(xiàn)象，如果發(fā)生了，因?yàn)榧庸た讖奖鹊毒叽螅蹟嗖糠趾苋菀兹〕?；刀具大，折斷部分很容易取出；底孔預(yù)留深度小，螺紋銑刀可加工平底螺紋；底孔預(yù)留深度小，螺紋銑刀可加工平底螺紋；可加工硬度較高的材質(zhì)。切削局部受力，刀具可加工硬度較高的材質(zhì)。切削局部受力，刀具磨損較低，壽命長(zhǎng)；磨損較低，壽命長(zhǎng)；減少工序，減少換刀次數(shù)。螺紋銑刀可以設(shè)計(jì)減少工序，減少換刀次數(shù)。螺紋銑刀可以設(shè)計(jì)鉆孔、倒角、锪面、擴(kuò)孔、螺紋多工序集合于鉆孔、倒角、锪面、擴(kuò)孔、螺紋多工序集合于一體。一體。 一把刀

34、可加工左、右旋螺紋。螺紋銑刀加工螺一把刀可加工左、右旋螺紋。螺紋銑刀加工螺紋左旋還是右旋完全取決于加工程序。紋左旋還是右旋完全取決于加工程序。 高效率。對(duì)于大孔徑加工更為明顯，首先線速高效率。對(duì)于大孔徑加工更為明顯，首先線速度高，其次可以采用多刀片刀盤(pán)，效率可以成度高，其次可以采用多刀片刀盤(pán)，效率可以成倍增加，倍增加， 應(yīng)用場(chǎng)合由于螺紋銑削是通過(guò)主軸高速旋轉(zhuǎn)并螺旋插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須配備加工中心由于螺紋銑削是通過(guò)主軸高速旋轉(zhuǎn)并螺旋插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須配備加工中心( (至少三軸聯(lián)動(dòng)至少三軸聯(lián)動(dòng)) )結(jié)構(gòu)尺寸大：大直徑孔的加工大直徑孔的加工(D38mm) (D38mm) ，從刀具的價(jià)格來(lái)講，一只大直徑的絲

35、錐價(jià)格并不比一套螺紋銑刀低，甚，從刀具的價(jià)格來(lái)講，一只大直徑的絲錐價(jià)格并不比一套螺紋銑刀低，甚至更高。而且螺紋銑刀可以選擇刀片式，只要更換刀片即可，其經(jīng)濟(jì)性不言而喻。從各方面考慮，螺紋至更高。而且螺紋銑刀可以選擇刀片式，只要更換刀片即可，其經(jīng)濟(jì)性不言而喻。從各方面考慮，螺紋銑刀更適合。銑刀更適合。 批量小：適于采用螺紋銑削。采用刀片式螺紋銑刀，只要更換刀片型號(hào)，就能加工各種各樣的螺紋模具或者較適于采用螺紋銑削。采用刀片式螺紋銑刀，只要更換刀片型號(hào)，就能加工各種各樣的螺紋模具或者較大零件，適于采用螺紋銑削，就產(chǎn)品合格率而言，螺紋銑削遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于絲錐。大零件，適于采用螺紋銑削，就產(chǎn)品合格率而言，螺紋銑

36、削遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于絲錐。 材料特殊：高硬材料的加工高硬材料的加工( (硬度硬度50HRC)50HRC)，適于采用螺紋銑削，刀片可以采用硬質(zhì)合金加涂層，刀具壽命長(zhǎng)；軟材，適于采用螺紋銑削，刀片可以采用硬質(zhì)合金加涂層，刀具壽命長(zhǎng)；軟材料、鈦合金加工，適于采用螺紋銑削，因?yàn)槁菁y銑刀不易產(chǎn)生粘屑現(xiàn)象。料、鈦合金加工，適于采用螺紋銑削，因?yàn)槁菁y銑刀不易產(chǎn)生粘屑現(xiàn)象。 高效率復(fù)合加工：螺紋銑刀已發(fā)展到鉆孔、倒角、锪面、螺紋多工序于一體；另外，內(nèi)外螺紋、左右螺紋可用一把刀加螺紋銑刀已發(fā)展到鉆孔、倒角、锪面、螺紋多工序于一體；另外，內(nèi)外螺紋、左右螺紋可用一把刀加工；可以使用多刀片刀盤(pán)；退刀迅速。工；可以使用多刀片刀盤(pán)

37、；退刀迅速。特殊結(jié)構(gòu)：薄壁加工，適于采用螺紋銑削，螺紋銑刀加工受力小，因此變形小。另外，底孔可以做成平底，螺薄壁加工，適于采用螺紋銑削，螺紋銑刀加工受力小，因此變形小。另外，底孔可以做成平底，螺紋可以接近底部，因此所需空間小。紋可以接近底部，因此所需空間小。 高精度：對(duì)于螺紋精度要求較高的加工，因螺紋銑削線速度高，排屑好，螺紋精度及光潔度高，適于采用螺對(duì)于螺紋精度要求較高的加工，因螺紋銑削線速度高，排屑好，螺紋精度及光潔度高，適于采用螺紋銑削。紋銑削。不宜應(yīng)用場(chǎng)合：大批量、普通硬度、一般大小的螺紋大批量、普通硬度、一般大小的螺紋(D38mm)(D38mm)，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，絲錐更合算。，從經(jīng)

38、濟(jì)的角度考慮，絲錐更合算。深孔螺紋目前更適于采用絲錐，主要因?yàn)槁菁y銑刀單邊受力，長(zhǎng)徑比不能太大，一般需要深孔螺紋目前更適于采用絲錐，主要因?yàn)槁菁y銑刀單邊受力，長(zhǎng)徑比不能太大，一般需要L/D3L/D3。太深。太深的孔加工時(shí)，刀具容易折斷。的孔加工時(shí)，刀具容易折斷。 環(huán)保加工技術(shù)應(yīng)用 干式切削 干式加工是未來(lái)金屬切削加工發(fā)展趨勢(shì)之一。切削液在加工中對(duì)降低切削溫度起了很好的作用。也有利于斷屑和排屑，但同時(shí)也存在一些問(wèn)題，冷卻液的使用、存儲(chǔ)、保潔和處理等都十分繁瑣，且成本很高。 切削液對(duì)環(huán)境和操作者身體健康的危害一直受到使用限制。切削液的處理是不經(jīng)濟(jì)的，引起了費(fèi)用增加，這些費(fèi)用常常被低估，因?yàn)樗鼈儼?/p>

39、在間接費(fèi)用之中。據(jù)美國(guó)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，在集中冷卻加工系統(tǒng)中，切削液占總成本的14% 16%，刀具成本只占2%4%。據(jù)測(cè)算，如果20%的切削加工采用干式加工，總的制造成本可降低1.6%。因此，未來(lái)加工的方向是采用盡量少的切削液，耐高溫切削材料和涂層使得干加工在機(jī)械制造領(lǐng)域變?yōu)榭赡堋?干式加工刀具設(shè)計(jì)干式加工刀具設(shè)計(jì) 干加工刀具必須具備下列條件：耐熱性、耐磨性的刀具材料，切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小，刀具形狀保證排屑流暢，易于散熱，高的強(qiáng)度和沖擊韌性。 因此，干式加工刀具設(shè)計(jì)必須考慮如下3個(gè)方面： 1. 幾何形狀。熱效應(yīng)是干加工的基本問(wèn)題。刀具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮使得剛開(kāi)始加工產(chǎn)生熱的可能性要小，因此必

40、須切削力小，摩擦小。深孔加工刀具附加問(wèn)題是很難將切屑排出，因此刀具設(shè)計(jì)必須保證有好的切屑排出效應(yīng)。在很小的加工力情況下，設(shè)計(jì)原則為，大前角和大圓度切削角。 2. 刀具材料。干加工時(shí)切削材料最重要的是耐高溫性。如果必須用大的前角的話，高硬度也是必須的。目前適用于干式加工的刀具材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、CBN、PCD、陶瓷和金屬陶瓷等。 3. 涂層。現(xiàn)今，切削加工可以不采用切削液的原因之一是涂層，它通過(guò)抑制從切削區(qū)到刀片的熱傳導(dǎo)來(lái)降低溫度沖擊。因此刀具材料可通過(guò)涂層處理，實(shí)現(xiàn)“固體潤(rùn)滑”來(lái)減少摩擦和粘接，刀具吸收的熱量較少，能承受較高的切削溫度，、將刀具和切削材料隔離，減少摩擦、隔熱。TiAlN涂層

41、有很好耐熱性能和高溫性能，它與TiN，TiCN相比，由于添加了Al，從而使刀具的抗氧化性能得到極大改善，非常適用于高速加工和干加工。 干式加工的冷卻和潤(rùn)滑干式加工的冷卻和潤(rùn)滑 盡管可以通過(guò)上面所說(shuō)的刀具設(shè)計(jì)和涂層技術(shù)來(lái)改善刀具的使用狀態(tài)。但有時(shí)還是不夠的，還須增加使用冷卻和潤(rùn)滑。干式加工中加入冷卻或潤(rùn)滑也稱為準(zhǔn)干式加工。實(shí)際應(yīng)用的情況有：壓縮空氣或冷風(fēng)進(jìn)行冷卻，車(chē)削采用-20冷風(fēng)；磨削冷卻方式用-30冷風(fēng)及少量潤(rùn)滑油；噴霧潤(rùn)滑，用于鉆削。 干式加工的應(yīng)用干式加工的應(yīng)用1. 高速干式切削滾齒技術(shù) 近年來(lái)，歐洲正在興起高速干式切削滾齒技術(shù)，它是在硬質(zhì)合金滾齒技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的滾齒技術(shù)。

42、德國(guó)利勃海爾的高速干式切削滾齒機(jī)已可以加工模數(shù)3以下的齒輪，而且目前正在向更大的加工模數(shù)進(jìn)步。它與傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金滾齒技術(shù)比較如表：項(xiàng)目高速干式切削滾齒技術(shù)傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金滾齒技術(shù)滾刀整體式硬質(zhì)合金滾刀滾刀槽數(shù)1824滾刀材料：P20，P30滾刀表面必須涂層滾刀直徑較小可以采用0前角或正前角焊接式硬質(zhì)合金滾刀滾刀槽數(shù)1014滾刀材料：P20，P30滾刀表面可以不涂層可以與普通滾刀同樣直徑基本是負(fù)前角機(jī)床工作臺(tái)和刀具轉(zhuǎn)速高需要較高的機(jī)床熱平衡性要有安全的鐵屑收集裝置工作臺(tái)和刀具轉(zhuǎn)速低普通的機(jī)床熱平衡性普通鐵屑收集裝置切 削 用量切削速度：300450m/min吃刀深度（切屑厚度）：0.120.20m

43、m切削速度：300450m/min吃刀深度（切屑厚度）：0.20.5mm切削油無(wú)有 高速干式切削滾齒技術(shù)與傳統(tǒng)滾齒技術(shù)比較，具備切削時(shí)間大大縮短，滾刀壽命長(zhǎng)，加工的齒輪精度高，環(huán)保（沒(méi)有切削油使加工環(huán)境清潔、不需要處理切削油、油霧，沒(méi)有加工后的清洗及清洗液的處理等等）等優(yōu)點(diǎn)。在高速干式切削滾齒中滾刀的磨損增加將使切削力大大增加，因此最大磨損到0.15mm時(shí)就需要重磨。由于這樣的滾刀磨損量人工不易控制和掌握，所以機(jī)床一般需要有刀具壽命管理系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)（如對(duì)切削力進(jìn)行監(jiān)視）。滾刀的刃磨與硬質(zhì)合金滾刀相似。由于高速干式切削滾齒時(shí)工件的溫度較高，因此滾齒一般用機(jī)械手裝夾。在調(diào)整時(shí)要充分考慮工件的熱變

44、形，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整。一般情況下高速干式切削滾齒的工件精度可以達(dá)到DIN6級(jí)。 在高速干式切削滾齒由于沒(méi)有切削油冷卻，切削中產(chǎn)生大量切削熱全部由滾刀、鐵屑和工件帶走，他們帶走的熱量分配基本如表，而由此產(chǎn)生的問(wèn)題和對(duì)策也在表中列出。帶走切削熱的載體滾刀鐵屑工件帶走的切削熱比率5%80%15%載體的溫度601005009003080產(chǎn)生的問(wèn)題刀具磨損增加鐵屑的熱量傳遞到機(jī)床上使機(jī)床溫度上升產(chǎn)生幾何精度的變形采取的對(duì)策采用多槽滾刀降低刀尖的切削負(fù)荷。提高切削速度避開(kāi)容易產(chǎn)生崩刃的切削速度區(qū)。采用干式切削避免引起裂紋的熱沖擊。采用表面涂層使刀具表面具有隔熱屏障。在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮使鐵屑快速而安全離開(kāi)機(jī)

45、床。降低切屑厚度使鐵屑散熱快。在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮采用隔熱屏障避免鐵屑直接接觸床身。機(jī)床具有很好的熱穩(wěn)定性采用CNC控制的修正（如錐度、螺旋角等） 2、后橋齒輪干式加工技術(shù)應(yīng)用干切經(jīng)濟(jì)效益比較干切工藝技術(shù)：干切加工通常應(yīng)用在采用尖齒刀具的加工過(guò)程當(dāng)中，包括FACE HOBBING 和FACE MILLING 全工序加工方法中；加工演示80%85%的功率轉(zhuǎn)化成熱量并被鐵屑帶走 工藝方面有以下關(guān)鍵要素：1）相比用HSS刀具加工，在剛剛切入時(shí)，切深應(yīng)當(dāng)薄些，以保護(hù)刀尖免收沖擊；在切削即將結(jié)束的全齒深位置，切屑厚度應(yīng)當(dāng)大些，以使刀具的刃口能夠切入金屬而不是在金屬表面刮擠；另外要盡可能的減小刀具在槽底

46、的停留時(shí)間；2）刀具材料刀具材料：選用硬質(zhì)合金材料：一般來(lái)講，用于干切的硬質(zhì)合金材料的Co含量應(yīng)當(dāng)在6%16%之間，通常的 成分配比為90%的WC和10%的Co, 這反映的是保證強(qiáng)度足夠前提下的 高韌性；目前國(guó)外通常采用的硬質(zhì)合金刀條為SANDVIC的H10F, 屬于K類（牌號(hào)H10F）；硬質(zhì)合金顆粒應(yīng)當(dāng)控制在0.61.2m,優(yōu)化的顆粒尺寸一般在0.9m； 3）刃磨后刃口的修鈍：）刃磨后刃口的修鈍： 修磨后的刀具刃口有520m缺口也是不能夠接受的，這在今后的工作中會(huì)演變成刀具的崩裂，從而降低刀具的壽命；因此在刀具修磨后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行刀具刃口的修磨，來(lái)鈍化圓角半徑，圓角半徑一般采用1020m；這種裝置

47、采用旋轉(zhuǎn)的尼龍毛刷，上面附有400# 含Si顆粒磨料； 4）涂層：涂層： 加工時(shí)：大概298.8C左右高溫的切屑高壓留過(guò)刀具的前刀面，因此前刀面必須進(jìn)行涂層，一般為：TiN、TiCN、TiALN復(fù)合涂層、TiALN單涂層；涂層采用PVD方法在260510C溫度下進(jìn)行，這種溫度對(duì)于1648.8C溫度下燒結(jié)而成的硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)是沒(méi)有影響的；其中TiN的氧化溫度是750F（398.8C），而涂層后TiALN單涂層的氧化溫度可以提高到1500F（815.5C）；所以通常采用的前刀面涂層為T(mén)iALN，目前國(guó)際干切流行的是ALCRONA即ALCrN涂層，其最大工作溫度可以在1100C，刀具壽命比不涂層提升一

48、倍以上，相比原來(lái)TiAlN涂層提升20%以上，但價(jià)格略有上升；5）工件材料要求：）工件材料要求：毛坯鍛打后進(jìn)行穩(wěn)定的等溫正火，保證均勻的組織和硬度，無(wú)硬質(zhì)點(diǎn)。同一零件檢測(cè)三點(diǎn)硬度，其硬度差不能超過(guò)5個(gè)HBW。金相組織：珠光體加鐵素體，允許有極少量粒狀貝氏體，按Q/CAYJ-11-2007等溫退火零件金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，小于3級(jí)。毛坯硬度一般控制在在155 HBW 165 HBW之間比較好。6）切削用量：）切削用量：在德國(guó)的一家實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明:加工零件:37mm 齒面寬37齒,用17組的刀具;線速度:305m/min;加工零件數(shù):200300件; 硬切削加工技術(shù)應(yīng)用硬切削加工技術(shù)應(yīng)用硬切削是指對(duì)

49、高硬度（54HRC）材料直接進(jìn)行切削加工。硬切削工件材料包括淬硬鋼、冷硬鑄鐵、粉末冶金材料及其它特殊材料。硬切削通常以磨削作為最終工序。與磨削相比，硬切削具有如下優(yōu)點(diǎn)：加工靈活性強(qiáng)，精度易于保證；硬切削的加工成本低于磨削（通常僅為磨削的1/4）；硬切削不需要專用機(jī)床、刀具和夾具，在現(xiàn)有加工設(shè)備上即可實(shí)現(xiàn)；硬切削的生產(chǎn)效率高于磨削；磨削產(chǎn)生的磨屑與廢液混合物易污染環(huán)境，難以處理和再利用；而硬切削易于實(shí)現(xiàn)干切削，產(chǎn)生的切屑可再利用。由于硬切削具有以上優(yōu)勢(shì)，因此“以切代磨”以成為切削加工的發(fā)展趨勢(shì)之一。目前硬切削主要用于車(chē)削、銑削等加工工藝，并以在許多工業(yè)制造部門(mén)得到應(yīng)用，如汽車(chē)傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)

50、盤(pán)、制動(dòng)轉(zhuǎn)子的半精加工和精加工，飛機(jī)副翼齒輪、起落架的切削加工，機(jī)床工具、醫(yī)用設(shè)備等行業(yè)也開(kāi)始大量應(yīng)用硬切削加工技術(shù)。硬切削對(duì)加工機(jī)床的主要要求為剛性好、基礎(chǔ)穩(wěn)定、工作軸運(yùn)動(dòng)精度高等。由于硬切削的切削力較大，切削溫度較高，為保證加工精度、表面質(zhì)量及刀具壽命，硬切削時(shí)必須精心選擇刀具材料、刀具幾何參數(shù)和切削用量。硬切削的實(shí)用刀具材料主要有PCBN、陶瓷、高性能金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等。刀具材料選定后，應(yīng)盡量選用強(qiáng)度較高的刀片形狀和較大的刀尖圓弧半徑，PCBN刀具和陶瓷刀具一般應(yīng)采用負(fù)前角（-5）。一般來(lái)說(shuō)，被加工材料硬度越高，硬切削的切削速度應(yīng)越??；使用PCBN刀具的切削速度應(yīng)

51、高于其他刀具材料，PCBN刀具切削淬硬鋼（50HRC）的切削用量見(jiàn)表。 工序工件材料切削速度（m/min）進(jìn)給量（mm/r）粗加工（ap0.64）淬硬高碳鋼901400.100.30淬硬合金鋼901200.100.30淬硬工具鋼60900.100.20精加工(ap0.64)淬硬高碳鋼1201800.100.20淬硬合金鋼1201500.100.20淬硬工具鋼751100.100.20PCBN刀具切削淬硬鋼的切削用量 后橋齒輪刮削硬齒面后橋齒輪刮削硬齒面 為了提高硬齒面弧齒錐齒輪的質(zhì)量，可以采用硬質(zhì)合金弧齒錐齒輪銑刀進(jìn)行熱處理后的精加工。其優(yōu)點(diǎn)是能夠消除熱處理的變形量，保證成品齒輪的精度。用硬質(zhì)

52、合金銑刀盤(pán)精切淬硬齒輪時(shí)齒面硬度可達(dá)5862HRC，因此要用優(yōu)質(zhì)的硬質(zhì)合金作為刀具切削刃材料。硬質(zhì)合金刀片通常用釬焊法焊在刀齒上，并做出軸向和徑向負(fù)前角、刀盤(pán)體可選用標(biāo)準(zhǔn)的哈爾達(dá)克型。這種硬質(zhì)合金弧齒錐齒輪銑刀宜用于剛度和精度較高的銑齒機(jī)上。在加工5862HRC的滲碳淬火齒輪時(shí)，切削速度可用40-50m/min左右，每次切削單側(cè)齒面加工量為0.15mm，銑齒精度可達(dá)56級(jí)，齒面粗糙度Ra=0.40m.。用硬質(zhì)合金銑刀盤(pán)精切的弧齒錐齒輪，其齒坯要用專門(mén)的粗切銑刀齒進(jìn)行熱處理前的粗銑齒，使得齒槽深度略大于圖中標(biāo)注值、槽底兩側(cè)有適量沉切，并在單側(cè)齒面上留有0.200.25mm的精切量，以保證硬齒面的

53、精切精度和提高刀具壽命。 虛擬制造技術(shù) 定義：集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程），考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求?！边_(dá)到提高質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間的目標(biāo)： *設(shè)計(jì)質(zhì)量改進(jìn)使早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減少50以上； *產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程并行使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短4060； *產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其制造過(guò)程一體化使制造成本降低3040 虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)：1、制造環(huán)境建模：在并行工程中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就考慮制造因素，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，在產(chǎn)品的初期方案設(shè)計(jì)或詳細(xì)設(shè)計(jì)階段都要及時(shí)地進(jìn)行產(chǎn)品可加工性及可

54、裝配性的評(píng)價(jià)并生成合適的工藝，這就必然涉及到從現(xiàn)實(shí)制造資源角度評(píng)價(jià)所涉及產(chǎn)品的制造工藝性能，同時(shí)還要工廠、車(chē)間、工段的生產(chǎn)能力、設(shè)備布局及負(fù)荷情況等，這樣制造環(huán)境的數(shù)據(jù)和知識(shí)模型就是達(dá)到并行必不可少的部分。2、以設(shè)計(jì)為核心的制造過(guò)程仿真，在計(jì)算機(jī)上制造產(chǎn)生樣機(jī)，評(píng)價(jià)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計(jì)可制造性等；3、面向生產(chǎn)過(guò)程的虛擬制造技術(shù)研究，快速評(píng)價(jià)不同工藝方案、優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品品質(zhì)、縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本；4、開(kāi)展以控制為中心的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)劃、組織、資源調(diào)度、物流、信息等管理，實(shí)現(xiàn)工廠或車(chē)間優(yōu)化 根據(jù)刀具參數(shù)、被加工零件幾何參數(shù)；模擬齒形生成過(guò)程，獲得實(shí)際加工齒形和齒根

55、輪廓，計(jì)算最大和最小漸開(kāi)線直徑和齒根圓直徑；預(yù)測(cè)根切，能夠用于精確校和齒輪強(qiáng)度，檢查潛在的干涉； 進(jìn)行工藝模擬（包括滾齒、插齒、磨齒等加工過(guò)程）：根據(jù)輸入刀具尺寸、制造精度、刃磨精度、安裝精度；機(jī)床調(diào)整精度；工藝數(shù)據(jù)，如進(jìn)給量、切削速度等，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的制造精度，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級(jí)評(píng)估； 生產(chǎn)線規(guī)劃： 零件三維數(shù)據(jù)輸入，識(shí)別和確認(rèn)零部件加工特征及層次，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、進(jìn)行工藝性分析； 生產(chǎn)線定義，確定基本工序，確定工位數(shù)，并對(duì)各工位進(jìn)行工時(shí)的大致分配；根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)線構(gòu)件來(lái)選擇和分配機(jī)器與資源；輸入成本、占地面積、水電氣量等屬性信息；可同時(shí)定義一個(gè)或多個(gè)加工生產(chǎn)線進(jìn)行方案比較； 分配機(jī)加工操作到生

56、產(chǎn)線線的不同工位，進(jìn)行生產(chǎn)線平衡與仿真分析； 操作和工具選擇； NC工具路徑生成； 加工生產(chǎn)線NC仿真，自動(dòng)檢查碰周期時(shí)間； 優(yōu)化工藝過(guò)程，包括刀具路徑計(jì)算、切削條件計(jì)算、循環(huán)時(shí)間計(jì)算； 工藝文件輸出和工藝文件輸出和NCNC代碼生成代碼生成； 特征識(shí)別： 定義工藝操作和資源： 加工仿真 工藝文擋輸出： 螺傘齒輪加工過(guò)程中工藝控制螺傘齒輪加工過(guò)程中工藝控制環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)： 齒坯加工精度控制指標(biāo)：齒坯加工精度控制指標(biāo)：據(jù)不同的齒輪精度要求確定的齒坯定位孔或軸頸的尺寸精度：齒 輪精 度等級(jí)456789101112軸 徑尺 寸公差I(lǐng)T4IT5IT6IT7孔 徑尺 寸公差I(lǐng)T5IT6IT7IT8外 徑尺 寸極

57、 限偏差0-IT70-IT80-IT8 齒坯面錐母線跳動(dòng)公差 m外徑（mm）齒輪精度等級(jí)大于到45678912301015255030501220306050120152540801202502030501002505002540601205008003050801508001250406010020012502000508012025020003150601001503003150500080120200400 基準(zhǔn)端面跳動(dòng)公差 m基準(zhǔn)端面直徑(mm)齒輪精度等級(jí)大于到45678912304610153050581220501206101525120250812203025050010152

58、5405008001220305080012501525406012502000203050802000315025406010031505000305080120 輪齒精度檢驗(yàn)輪齒精度檢驗(yàn)- -在測(cè)量機(jī)在測(cè)量機(jī): :齒距誤差齒距誤差 齒距誤差包括齒距的偏差、齒距累積誤差、相鄰齒距誤差。齒距偏差影響被測(cè)齒輪的輪齒相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸分布的不均勻性，而齒距最大累積誤差則反映了齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。齒距誤差的測(cè)量是在齒寬中部靠近節(jié)錐的位置，以齒輪旋轉(zhuǎn)軸心為軸心的圓周上測(cè)量的。 齒圈跳動(dòng)的測(cè)量齒圈跳動(dòng)的測(cè)量齒圈跳動(dòng)是值側(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的方向的最大變動(dòng)量。測(cè)量時(shí)測(cè)頭在節(jié)錐上與齒面中部接觸，且垂直于節(jié)錐母線;

59、齒面形貌測(cè)量齒面形貌測(cè)量 在齒輪測(cè)量中心上進(jìn)行測(cè)量,獲得實(shí)際齒面和理論名義數(shù)據(jù)的偏離誤差;螺旋角、壓力角、齒厚、全齒深、面錐角、根錐角等項(xiàng)目檢驗(yàn)加工反調(diào);根據(jù)檢測(cè)的齒貌誤差數(shù)據(jù),利用計(jì)算軟件可以計(jì)算機(jī)床的反調(diào)數(shù)據(jù),從而獲得與設(shè)計(jì)齒貌一致的齒面形狀;齒面粗糙度；這些檢驗(yàn)通常在以下幾個(gè)階段進(jìn)行：這些檢驗(yàn)通常在以下幾個(gè)階段進(jìn)行：熱前切齒完成后：熱前切齒完成后：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行毛坯精度檢查、夾具安裝調(diào)整、刀具調(diào)整或刃磨、機(jī)床切齒參數(shù)反調(diào)等動(dòng)作；熱處理后：熱處理后：確定熱處理精度損失和熱處理變形規(guī)律，根據(jù)結(jié)果調(diào)整毛坯內(nèi)在質(zhì)量、控制熱處理環(huán)節(jié)、和熱處理變形反向補(bǔ)償機(jī)床調(diào)整計(jì)算；全部工序完成后：全部工序完成后：完成產(chǎn)品的精度檢驗(yàn)報(bào)告，并記錄齒貌狀態(tài)； P65檢測(cè)結(jié)果 滾動(dòng)檢驗(yàn)在滾動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行：檢驗(yàn)檢驗(yàn)：通過(guò)在檢驗(yàn)機(jī)上的水平和垂直方向運(yùn)動(dòng)，將接觸區(qū)從