干切削的技術(shù)及切削機(jī)床設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文

西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)論文題目：干切削的技術(shù)及切削機(jī)床的設(shè)計(jì)專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名趙坤指導(dǎo)教師李郁畢業(yè)時(shí)間二零一六年六月摘要干切削技術(shù)是為適應(yīng)全球日益高漲的環(huán)保要求和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)綠色切削加工技術(shù)。隨著環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，國(guó)外在汽車以及中小型制造業(yè)中，干切削的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前在西歐已有近一半企業(yè)采用了干式切削加工，德國(guó)企業(yè)尤為普遍。日本的《生產(chǎn)設(shè)備市場(chǎng)》雜志選出的1997年日本工廠自動(dòng)化行業(yè)的國(guó)內(nèi)十大新聞中就包括“保護(hù)環(huán)境的加工技術(shù)具體化”。由此可見(jiàn)：干切削加工技術(shù)將成為未來(lái)加工技術(shù)的發(fā)展方向之一。干切削并不是簡(jiǎn)單地取消切削液就能實(shí)現(xiàn)，有意義且經(jīng)濟(jì)可行的干切削加工要求仔細(xì)分析特定的邊界條件和掌握干切削加工的復(fù)雜因素，并為干切削工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供所需的技術(shù)數(shù)據(jù)。干切削加工刀具工作條件惡劣，壽命縮短。因此，須合理選擇刀具材料及涂層，設(shè)計(jì)合理的刀具幾何參數(shù)。本文分析干切削加工的特點(diǎn)，提出了干切削對(duì)刀具的具體要求，討論了干切削刀具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。追求生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益是推動(dòng)干切削技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。?0年來(lái)，由于超硬刀具材料，特別是刀具涂層材料的發(fā)展，刀具幾何形狀的改進(jìn)和微量潤(rùn)滑材料的應(yīng)用，以及適合干切削機(jī)床等相應(yīng)配套設(shè)備的開發(fā)有利地推動(dòng)了干切削技術(shù)的迅速發(fā)展。干切削技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)，目前已進(jìn)入了實(shí)用化階段，當(dāng)今相當(dāng)多的切削加工工序已完全可以用干式或通過(guò)微量潤(rùn)滑來(lái)解決。隨著干加工工藝過(guò)程可靠性的不斷提高，干加工正在逐步進(jìn)入機(jī)械加工業(yè)，特別是愈來(lái)愈多地進(jìn)入汽車工業(yè)等大批量生產(chǎn)領(lǐng)域。我國(guó)在干切削理論研究方面和國(guó)外還存在較大的差距，在工業(yè)中的應(yīng)用規(guī)模更小，有待于我們今后加快研究與推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：干切削；環(huán)境保護(hù)；刀具；研究；推廣。AbstractDrycuttingtechnologyistomeettherisingglobalrequirementsofenvironmentalprotectionandsustainabledevelopmentstrategyandthedevelopmentofagreencuttingprocessingtechnology.Withincreasinglystrictenvironmentalprotectionlawsandregulationsand,foreignincarsandsmallandmedium-sizedmanufacturing,drycuttingisappliedmoreandmorewidely.Atpresent,nearlyhalfofenterprisesinWesternEuropehasthedrycutting,Germancompaniesareparticularlycommon.Japanese<productionequipmentmarket>magazineelected1997Japanesefactoryautomationindustry,thetopnews,including"theprocessingtechnologyofenvironmentalprotectionconcrete.Thus:drycuttingtechnologywillbecomeprocessingtechnologyinthefuturedirectionofdevelopment.Drycuttingisnotsimplycancelthecuttingfluidcanachieve,meaningfulandeconomicfeasibledrymachiningrequirescarefulanalysisofspecificboundaryconditionsandmasterofdrymachiningofcomplexfactors,andfordrycuttingprocesssystemdesignedtoprovidetherequiredtechnicaldata.Drycuttingtoolworkingconditionisbad,shortenlife.Therefore,reasonableselectionoftoolmaterialsandcoatingshouldbe,therationaldesignofcuttergeometryparameters.Basedontheanalysisofdrymachiningcharacteristicsanddrycuttingoftool'sspecificrequirements,discussedthedrycuttingtooldesignpoints.Pursuitofecologicalbenefitsandeconomicbenefitsistopromotethedrycuttingtechnologydevelopmentisthemaindrivingforce.Inrecent10years,duetothesuperhardtoolmaterials,especiallythedevelopmentoftoolcoatingmaterials,improvementoftoolgeometryandtracelubricatingmaterialsused,andsuitablefordrycuttingmachinetools,andthecorrespondingequipmentdevelopmentadvantageouslypromotedthedrycuttingtechnologyrapiddevelopment.Drycuttingtechnologyafteryearsofexperimentationanddevelopment,hasenteredthepracticalstage,nowadaysquitealotofcuttingprocesshasbeencompletelywithdryorbythemicrolubricationtosolve.Withthecontinuousimprovementofthereliabilityofthemachiningprocess,dryprocessingisgraduallyenteringthemachineandIndustry,especiallyinthefieldofautomobileindustryandsoon.Ourcountryindrycuttingtheoryandabroadtherearestillabiggap,intheindustrialapplicationofsmaller,tobetousinthefuturetoaccelerateresearchandapplication.Keywords:drycutting;environmentalprotection;cuttingtools;research;promotion.目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要1Abstract 2目錄 4第一章前言 ..71.1正在發(fā)展的干切削技術(shù)71.2切削液的存在感81.3切削液的功能和負(fù)面影響101.4干切削在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展研究現(xiàn)狀121.5本章小結(jié) 13第二章機(jī)械干切削加工的要素刀具 142.1干切削加工對(duì)刀具的要求142.2干切削刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用152.3干切削刀具幾何參數(shù)的優(yōu)化172.4強(qiáng)化切削刃，減輕載荷182.5刃口強(qiáng)化、刀具幾何參數(shù)與排屑202.6機(jī)械干加工的刀具選擇212.6.1立方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用212.6.2陶瓷刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用232.6.3涂層刀具材料的性能和特點(diǎn)及刀具的應(yīng)用25第三章機(jī)械干切削加工的要素機(jī)床28第四章論文總結(jié)43第五章課設(shè)小結(jié)45參考文獻(xiàn)46致謝 47第一章前言1.1正在發(fā)展的干切削技術(shù)近十年來(lái)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到發(fā)展干切削(或準(zhǔn)干切削)是進(jìn)一步降低產(chǎn)品制造成本和消除冷卻潤(rùn)滑液對(duì)環(huán)境污染的重要途徑。原因是，冷卻潤(rùn)滑液的供給、保養(yǎng)和處理以及冷卻潤(rùn)滑液設(shè)備的折舊等費(fèi)用約要占到工件制造成本的12%-17%，存在著降低產(chǎn)品成本的巨大潛力。另外，冷卻潤(rùn)滑液的大量使用(如在德國(guó)，1997年在金屬加工工業(yè)中約消耗了80萬(wàn)噸冷卻潤(rùn)滑液。)是造成環(huán)境污染、破壞生態(tài)平衡的重要因素。如果經(jīng)常接觸冷卻潤(rùn)滑液的反應(yīng)生成物，會(huì)使人們患上肺病和皮疹。在對(duì)環(huán)境保護(hù)受到人們普遍重視、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，開發(fā)和推行干切削技術(shù)已成為金屬加工工業(yè)及其企業(yè)的一項(xiàng)迫切任務(wù)。干切削并非只要簡(jiǎn)單的取消冷卻潤(rùn)滑液就可以實(shí)現(xiàn)的。由于在切削過(guò)程中缺少了冷卻潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑、冷卻和沖屑作用，會(huì)導(dǎo)致刀具與工件間的摩擦增大、切削溫度升高、粘結(jié)加劇和切屑堵塞，從而造成刀具壽命、加工精度和切削效率的下降。為克服由于缺少了冷卻潤(rùn)滑液而造成的困難，需要通過(guò)開發(fā)和應(yīng)用耐熱的硬刀具材料，合適的刀具幾何形狀和微量潤(rùn)滑材料，以及通過(guò)采用適合于干切削的機(jī)床和選擇相應(yīng)的加工參數(shù)來(lái)解決，保證干切削過(guò)程的可靠進(jìn)行。近年來(lái)，在干切削技術(shù)的開發(fā)上已取得了很大進(jìn)展，有相當(dāng)多的干切削工藝已在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。如德國(guó)的Liebherr公司在年產(chǎn)130臺(tái)CNC滾齒機(jī)中，“純干式加工機(jī)床”已占14%，“純濕式加工機(jī)床”約占22%，而復(fù)合型機(jī)床占64%(這種機(jī)床只需花一天的時(shí)間可改裝為干式或濕式加工機(jī)床)，經(jīng)生產(chǎn)表明，該機(jī)床當(dāng)采用高速干銑齒輪(目前，采用涂層硬質(zhì)合金，切削速度可達(dá)300m/min；采用涂層的Cermets，切削速度可高達(dá)600m/min)時(shí)單件費(fèi)用要比濕式銑齒低50%。又如，某工廠在對(duì)轎車變速擒縱輪工藝裝備進(jìn)行技改時(shí)，決定由原來(lái)的濕式加工改造為干切削。為此采用涂層硬質(zhì)合金滾刀替代原來(lái)的涂層高速鋼滾刀，切削速度由原來(lái)的110m/min提高到了290m/min。這不僅縮短了加工時(shí)間，提高了機(jī)床的加工能力，而且每件的加工費(fèi)用降低了43%。由此可見(jiàn)，采用干切削可以獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)器制造業(yè)中，預(yù)計(jì)今年干切削工藝的應(yīng)用可望達(dá)到20%。1.2切削液的存在感就在二十年前，切削液曾是非常便宜，在大多數(shù)加工過(guò)程的成本中，其所占比例不到3%。以至沒(méi)有誰(shuí)會(huì)對(duì)此多加注意?？墒牵F(xiàn)在不一樣了，切削液在車間生產(chǎn)成本中所占比例上升為15%，這就不得不引起生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者的極大關(guān)注。特別是那些含油的切削液已經(jīng)成為一項(xiàng)很大的支出。更重要的是它的排放污染環(huán)境，國(guó)外環(huán)保部門要監(jiān)控這些混合制劑的處理。而且，許多國(guó)家和地區(qū)也把它們劃歸為危險(xiǎn)廢物，如果其中含有油和某些合金，還要采取更為嚴(yán)厲的控制措施。再有，許多高速加工工序加了切削液會(huì)產(chǎn)生煙霧，環(huán)保部門也限制切削液煙霧釋放量要在允許范圍內(nèi)，職業(yè)安全和職工健康管理部門為了降低切削液煙霧排放允許值，正在考慮一項(xiàng)咨詢委員會(huì)的建議。其中包括制定比較高的切削液的價(jià)格政策。因此，越來(lái)越多的廠家開始采用干切，以避免這筆費(fèi)用和與切削液處理相關(guān)連的麻煩。以前，金屬加工行業(yè)使用切削液已形成""習(xí)慣""，所以推廣干式切削的主要障礙是這種習(xí)慣勢(shì)力，他們認(rèn)為切削液是取得良好加工表面、提高刀具壽命所必須的。也有許多人認(rèn)為變濕切為干切，費(fèi)用可能會(huì)更高。其實(shí)兩種看法都不對(duì)。對(duì)于多數(shù)金切件，干切應(yīng)該是“標(biāo)準(zhǔn)加工環(huán)境”。在高速下干車、干銑淬硬材料不僅可能，而且更經(jīng)濟(jì)。關(guān)鍵是要知道如何正確地選擇刀具、機(jī)床和切削方法。盡管切削液在有些場(chǎng)合還是需要的，可是研究表明：由于今天的刀具材料有了很大發(fā)展，情況也在不斷的變化。新的硬質(zhì)合金牌號(hào)特別是那些涂層牌號(hào)，在高速、高溫的情況下不用切削液，切削效率更高。事實(shí)上，對(duì)于間斷切削，切削區(qū)溫度越高，越不適合用切削液。先來(lái)看看銑削，假定切削液能克服高速旋轉(zhuǎn)的銑刀引起的離心力，那它在到達(dá)切削區(qū)之前也就已經(jīng)蒸發(fā)了，它的冷卻效果是很小的甚至沒(méi)有。而應(yīng)用切削液刀具會(huì)產(chǎn)生溫度的激烈變化，銑刀刀片自工件切出時(shí)冷卻，再切入時(shí)溫度又上升。盡管在干切削時(shí)也有類似的加熱和冷卻循環(huán)產(chǎn)生，但是加了切削液這種溫度變化要大得多。溫度急劇變化在刀片中產(chǎn)生應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。類似的情況在車削中也會(huì)出現(xiàn)，例如用非涂層硬質(zhì)合金，在速度高于130m/min時(shí)，車削中碳鋼，刀尖切入工件不到40秒，然后暴露在冷卻液中，就能很明顯地表現(xiàn)出熱沖擊的損害。這種熱沖擊加快了月牙洼磨損和后面磨損，從而大大地縮短刀具壽命。對(duì)于大多數(shù)車削加工，干切通常能延長(zhǎng)刀具壽命。然而，對(duì)于鉆削則是另一種情況。鉆削時(shí)切削液是必要的，因?yàn)樗峁┝藵?rùn)滑和從孔中沖出切屑。沒(méi)有切削液，切屑可能粘在孔內(nèi)，并且表面粗糙度平均值(Ra)可能達(dá)到濕鉆時(shí)的兩倍。在這種情況下，切屑液也能減少所需的機(jī)床扭矩，因?yàn)殂@頭邊緣上與孔壁接觸的點(diǎn)得到潤(rùn)滑。盡管涂層鉆頭也能夠起到類似切削液的潤(rùn)滑效果，涂層還能減少切削力并能使磨擦阻力趨向最小。從總的效果來(lái)看，目前還不能完全代替切削液。用哪種型號(hào)的切削液要根據(jù)具體情況，潤(rùn)滑性切削液用于低速加工難加工材料以及表面粗糙度要求較高時(shí)比較好。而冷卻能力較高的切削液，可以增強(qiáng)易切削材料高速加工性能，可以用于有產(chǎn)生積屑瘤傾向或有嚴(yán)格的尺寸公差的情況下?？墒窃S多時(shí)候用了切削液取得了某些效果，但它需要很高的額外費(fèi)用，也帶來(lái)非常有害的環(huán)境污染，這是不值得的。應(yīng)該看到，現(xiàn)代的切削刀具能承受更高的切削熱，具備高速切削所需的性能。必要時(shí)可以用壓縮空氣從切削區(qū)吹走熱的切屑，以取代切削液。1.3切削液的功能和負(fù)面影響干切削并不是簡(jiǎn)單地停止使用切削液就能實(shí)現(xiàn)的。必須分析在停用切削液以后，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？應(yīng)采取什么措施來(lái)消除這些不利影響？為此，首先應(yīng)對(duì)切削液在機(jī)械加工中的作用和功能有一個(gè)全面、深入的認(rèn)識(shí)。（1）在機(jī)械加工中，切削液的三大功能

a.潤(rùn)滑功能——當(dāng)切削液進(jìn)入切削區(qū)以后，它就會(huì)滲入到刀具、工件和切屑之間的接觸面，形成一層潤(rùn)滑膜。這層潤(rùn)滑膜可減少切削過(guò)程的摩擦，減小切削力，減輕切屑與刀具的粘結(jié)現(xiàn)象并抑制積屑瘤的產(chǎn)生，有利于改善加工表面技術(shù)質(zhì)量。

b.冷卻功能——切削過(guò)程所消耗的能量90%以上都轉(zhuǎn)化為切削熱。切削液能有效地把切削熱從機(jī)床的加工區(qū)迅速帶走，從而大大降低機(jī)床切削區(qū)的溫升，提高刀具的耐用度和工件的加工精度。c.協(xié)助排屑與斷屑——切削液作為高壓大流量的沖洗劑，能把細(xì)小的切屑沖離工件或刀具，將切屑迅速?gòu)臋C(jī)床中排出，以利于提高零件的加工精度和刀具的使用壽命。帶狀切屑則主要靠刀具的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)斷屑，但高壓切削液對(duì)斷屑和排屑也起一定的輔助作用。

(2)在機(jī)械加工中，切削液的三大負(fù)面影響a.成本高——切削液費(fèi)用約占16%

，而刀具的費(fèi)用只占總成本的4%。b.嚴(yán)重污染環(huán)境——如把未經(jīng)處理的切削液排入江河湖海，就會(huì)污染土地、水源和空氣，嚴(yán)重影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)環(huán)境。

c.危害車間工人健康——目前生產(chǎn)中廣泛使用的水基切削液含有對(duì)人體有害的化學(xué)成分。在切削(磨削)過(guò)程中，切削液受熱揮發(fā)形成煙霧，在車間常常彌漫著難聞的異味，會(huì)引起操作工人肺部和呼吸道的諸多疾病，人手和切削液直接接觸，還會(huì)誘發(fā)多種皮膚病，直接影響工人健康。

進(jìn)行干切削時(shí)，由于缺少了切削液的潤(rùn)滑、冷卻和輔助排屑與斷屑等作用，因而切削熱會(huì)急劇增加，機(jī)床加工區(qū)溫度明顯上升，刀具耐用度大大降低。要使干切削得以順利進(jìn)行，達(dá)到或超過(guò)濕加工時(shí)的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具耐用度，就必須從刀具、機(jī)床和工件各方面采取一系列的措施。因此干切削技術(shù)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，其中最大的難點(diǎn)在于如何提高刀具在干切削中的性能，同時(shí)也對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、工件材料及工藝過(guò)程等提出了新的要求。切削液有損害而沒(méi)有幫助。更多采用干切削最大的障礙之一是切削液對(duì)于取得較好光潔度和更長(zhǎng)刀具壽命是必要的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。雖然現(xiàn)實(shí)中對(duì)于許多應(yīng)用仍然是必要的，但是研究表明有了現(xiàn)代切削刀具材料和當(dāng)今更高的切削速度就不是這樣的。先進(jìn)的硬質(zhì)合金材質(zhì)等級(jí)，尤其是有涂層保護(hù)的，在高速高溫下不使用切削液實(shí)際上切得更有效率。實(shí)際上在斷續(xù)切削時(shí)切削區(qū)溫度越高，切削液越變得不合適。這種似乎是跟直覺(jué)相反的趨勢(shì)的原因在于切削區(qū)變得非常熱，通常超過(guò)攝氏1000°，尤其是在高速切削和硬材料切削時(shí)。舉例來(lái)說(shuō)，假定切削液能克服銑刀高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，切削液在到達(dá)切削區(qū)之前早已汽化并對(duì)那里幾乎沒(méi)有冷卻作用。結(jié)果是有一個(gè)在當(dāng)?shù)镀腥肭谐鰰r(shí)產(chǎn)生先天的溫度波動(dòng)更明顯的區(qū)別。隨著刀具的旋轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)镀谐鰰r(shí)冷卻，然后在切入時(shí)再一次被加熱。雖然在干加工時(shí)也發(fā)生加熱和冷卻循環(huán)，但是當(dāng)有切削液時(shí)溫度波動(dòng)更大。跟著發(fā)生的熱沖擊會(huì)在刀片上產(chǎn)生應(yīng)力并會(huì)過(guò)早地破裂。相似的結(jié)果也在車削時(shí)發(fā)生。譬如當(dāng)在切削速度高于130m/min時(shí)切削碳鋼，暴露在冷卻液里不涂層硬質(zhì)合金刀片能承受顯著的熱沖擊少于40秒。這種沖擊通過(guò)輕微增加前刀面磨損和劇烈的后刀面磨損戲劇性地縮短刀具壽命。因?yàn)榇蠖鄶?shù)生產(chǎn)車削少于40秒，對(duì)于刀具壽命來(lái)說(shuō)干車通常是更可取的。另一方面，在鉆削時(shí)為了提供潤(rùn)滑和把切屑從孔里沖出來(lái)切削液通常是必須的。沒(méi)有切削液，切屑會(huì)堵在孔里，而且平均表面粗糙度Ra是濕式加工的兩倍。切削液通過(guò)潤(rùn)滑邊緣碰到孔壁的鉆尖也能降低必要的馬達(dá)扭矩。雖然涂層鉆頭在某種程度上會(huì)加倍切削液的潤(rùn)滑效果，但是降低切削力的涂層最可能的趨勢(shì)是把摩察降到最低。因?yàn)檫€沒(méi)有用于預(yù)測(cè)切削液效果和性能的科學(xué)模型，是否采用干切削你必定取決于具體的案例。潤(rùn)滑液通常針對(duì)低速加工、難加工材料、難加工和表面光潔度有要求，而一個(gè)有高冷卻能力的切削液會(huì)提高高速加工、易切材料、簡(jiǎn)單加工、積屑瘤問(wèn)題和緊尺寸公差加工的表現(xiàn)。然而很多時(shí)候切削液提供的額外性能并不值得額外的開銷。在越來(lái)越多的應(yīng)用中，切削液簡(jiǎn)直是不必要的或徹頭徹尾有害的因?yàn)楝F(xiàn)代切削刀具適合更高的溫度而且壓縮空氣能從切削區(qū)域帶走熱切屑1.4干切削在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高速干切削和準(zhǔn)干切削進(jìn)行了廣泛而深入的研究，取得了一定成果，這些成果已部分應(yīng)用與實(shí)踐中。美國(guó)學(xué)者開發(fā)的納米涂層（Nanocoating）刀具，可采用多種材料的不同組合（如金屬/金屬組合、金屬陶瓷組合、陶瓷/陶瓷組合，固體潤(rùn)滑劑/金屬組合等），以滿足不同的功能和性能要求。納米涂層可使刀具硬度和韌性顯著增加，具有猶記得抗摩擦磨損及自潤(rùn)滑能。日本住友電氣工業(yè)公司開發(fā)了能以較高速度對(duì)淬硬鋼進(jìn)行干式切削加工的刀材料——住硼磨料（立方氮化硼磨料工具商品名）BNX10、BNX25。住硼磨料BNX10適用于淬硬鋼的高速連續(xù)干切削。住硼磨料BNX25，通過(guò)優(yōu)化CBN磨粒及含有率，以及采用特殊陶瓷材料作為結(jié)合項(xiàng)，提高了耐缺損性和耐月牙洼磨耗性，適用于淬硬鋼的高速斷續(xù)切削加工。

我國(guó)鄧建新等人以TiB2為添加劑Al203.為基體，研制了Al203/TiB2陶瓷刀具材料。用該陶瓷刀具對(duì)淬硬鋼進(jìn)行高速干切削試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)切削速度大于120m/min時(shí)，刀具開始表現(xiàn)出高溫自潤(rùn)滑性能，自潤(rùn)滑膜的組成為Al203/TiB2陶瓷刀具中TiB2的氧化物，它能在刀具表面起到固體潤(rùn)滑劑的作用，進(jìn)而降低降低前刀面的摩擦，減輕刀具的粘著摩擦，提高刀具的耐磨性能，具有良好的減摩和抗磨作用。楊海東等人利用YT15基體的氮化碳薄膜涂層刀具干車削硅鋁合金，刀尖積瘤屑非常小，工件表面粗糙度值較小，刀具的使用壽命遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金。1.5本章小結(jié)本章內(nèi)容主要為介紹了近幾年國(guó)內(nèi)外對(duì)干切削加工的主要矛盾（切削液）的研究。干切削加工是一種理想的綠色制造工藝方法。雖然目前干切削加工的應(yīng)用范圍不是很廣泛，但對(duì)它的研究卻已成了目前的熱點(diǎn)之一。國(guó)外的應(yīng)用研究比較廣泛，主要是迫于有關(guān)法律法規(guī)的嚴(yán)格要求和對(duì)干切削加工前景的看好，某些成功應(yīng)用示范，推動(dòng)了干切削加工技術(shù)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)對(duì)干切削加工目前尚有不同看法，但從發(fā)展的角度看，干切削的應(yīng)用是必然的趨勢(shì)。機(jī)械干切削加工的三個(gè)要素刀具要實(shí)現(xiàn)高速干切削技術(shù),就要研究用相關(guān)的技術(shù)手段在加工過(guò)程中替代切削液的潤(rùn)滑、冷卻、排屑的功能,以消除因缺少切削液而產(chǎn)生的刀具與工件、切屑之間的摩擦以及由此引起的刀具壽命下降、工件加工質(zhì)量變差等問(wèn)題,從而順利進(jìn)行干切削加工,達(dá)到或超過(guò)傳統(tǒng)切削加工時(shí)的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率,并提高刀具耐用度。這些可以從包括機(jī)床、刀具、材料等在內(nèi)的幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.1干切削加工對(duì)刀具的要求干切削加工就是要在沒(méi)有切削液的條件下創(chuàng)造具有與濕切相同或相近的切削條件。因此，對(duì)刀具提出了更高的要求。（1）刀具應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能目前的刀具材料，如新性能硬質(zhì)合金、聚晶陶瓷和CBN等有足夠的耐高溫磨損性能，能夠在干切削條件下使用。此外，最有效的方法就是對(duì)刀具進(jìn)行涂層。涂層在切削過(guò)程中的作用如同在刀具與切屑之間增加了一道力和熱的隔離層，可阻止將熱量傳遞到刀具基體，因而能保證刀具切削刃鋒利，使刀頭硬度不會(huì)很快下降，可大大提高其耐高溫性能。生產(chǎn)實(shí)踐證明，盡管在干切削中還不能將切削區(qū)產(chǎn)生的熱量完全隨切屑排出，但只要合理選擇刀具幾何形狀、切削參數(shù)，將能使絕大部分切削熱隨切屑排出，取得良好的加工效果。（2）切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小干切削加工時(shí)，在切削區(qū)產(chǎn)生的高溫產(chǎn)生化學(xué)不穩(wěn)定性、刀具與切屑之間的摩擦增大、排屑速度減慢，極易產(chǎn)生積屑瘤，加劇刀具磨損。因此，須減小切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)，最有效的方法就是進(jìn)行刀具表面涂層，并設(shè)計(jì)排屑良好的刀具結(jié)構(gòu)。如大螺旋角TiAlN涂層絲錐就是具有這種性能的干切削刀具。（3）刀具的結(jié)構(gòu)要能快速排屑干切削加工中，為了保證工件加工質(zhì)量和刀具壽命，要求刀具能快速排出切屑，使傳入工件和刀具的熱量大大減少。（4）刀具應(yīng)有更高的強(qiáng)度和耐沖擊韌性選擇適宜于干切削的刀具材料，如超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、陶瓷和金屬陶瓷刀具材料、金剛石和CBN等，也可在高速鋼、硬質(zhì)合金基體上進(jìn)行適宜的涂層，如TiAlN涂層、TiCN涂層、TiAlN+MoS2涂層、類金剛石DLC（Diamond-Like-Carbon）涂層等。金剛石和CBN可用于干切鑄鐵、過(guò)共晶鋁合金、各種鋼和鈦合金等。1.2干切削刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用（1）干車(銑)刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)干切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因，這是因?yàn)榧庸ぶ械毒吲c切屑接觸區(qū)域的溫度升高所致。因此，通常應(yīng)使刀具有大的前角和刃傾角。但前角增大后，刀刃強(qiáng)度會(huì)受影響，此時(shí)應(yīng)配合以適宜的負(fù)倒棱或前刀面加強(qiáng)單元，使刀尖和刃口有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力，減緩沖擊和月牙洼擴(kuò)展，使刀尖和刃口可在較長(zhǎng)的切削時(shí)間里保持足夠的強(qiáng)度。此外，配合大的刀尖前角和刀尖后角，可使刀具刃口楔角增大，減少刀具與已加工表面之間的接觸長(zhǎng)度，有效降低后刀面的磨損和破損幾率。

圖1干銑刀片的幾何形狀

圖2干切削和普通切削的加工過(guò)程比較采用如圖1所示的幾何形狀刀片，可大大減小刀具與切屑之間的接觸面積，使切屑帶走大量熱量。圖2為干切削和普通車、銑的加工過(guò)程示意圖。由圖可見(jiàn)，當(dāng)切屑流過(guò)普通刀片前刀面時(shí)，由于接觸面積大，傳入刀具的熱量多，從而產(chǎn)生月牙洼磨損，降低刀具壽命；而采用圖1所示的刀片，刀具前刀面上有加強(qiáng)棱，刀具與切屑的接觸面積也大大減小，絕大部分熱量被切屑帶走，切削溫度可比普通刀片降低約400℃，同時(shí)也增大了剪切角，使刀具壽命顯著提高，可允許采用更高的切削速度，提高了生產(chǎn)效率，若保持普通的切削速度，則刀具壽命可提高3～4倍。對(duì)于陶瓷刀具，由于脆性較大，因此，可以選用T型或雙T型棱面，或者研磨，或幾種方法組合。如美國(guó)Valenite公司推薦將0.5×30°的T型棱面用于Al2O3+TiC刀片，干式加工淬硬鋼，并盡量采用大的余偏角。根據(jù)不同刀片幾何形狀，半精車時(shí)的刀具余偏角為-5～30°，常用的刀片幾何形狀是正方形、三角形和80°菱形。對(duì)CBN刀具，倒棱太大，加工淬硬鋼時(shí)，在刀具與工件接觸處產(chǎn)生高溫使刃口很快磨損。因此，一般不采用大倒棱，刃口可采用斜面或倒圓及負(fù)前角，盡可能大的余偏角。建議取值范圍為：(15°～25°)×0.25mm的T型倒棱，再進(jìn)行0.01～0.03mm的研磨。

圖3干式與濕式加工比較加工條件：M6×1—G7P

通孔螺紋

工件材料：鋅鋼板，

螺紋長(zhǎng)度3.2mm

底孔直徑：5.55mm,

切削速度：15m/min試驗(yàn)條件：

M5×0.8絲錐

工件材料：純鋁Ly-2

螺紋孔形狀：盲孔，

螺紋長(zhǎng)11mm

底孔直徑：4.2mm(切削)，

4.5mm(擠壓)

切削速度：15m/min(切削)，

10m/min(擠壓)

機(jī)床：AG—32（2）干式螺紋加工刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)目前，在用絲錐攻絲時(shí)，以采用含有機(jī)氯化物抗極壓的乳化液效果最好。但有機(jī)氯化物對(duì)環(huán)境污染很大。德國(guó)Emuge螺紋刀具廠為減少環(huán)境污染，研制開發(fā)了生態(tài)有利絲錐，它可在較廣范圍的材料上攻絲而無(wú)須切削液。為了完成干式攻絲，在絲錐參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮：有小的摩擦阻力，以獲得尺寸準(zhǔn)確和表面粗糙度值小的螺紋；槽型設(shè)計(jì)應(yīng)使切屑易于卷曲，并自由離開螺孔；對(duì)絲錐表面進(jìn)行涂層處理，以獲得理想的表面狀態(tài)，減小切削應(yīng)力，保護(hù)絲錐。這種絲錐的尺寸范圍有兩種，即M5～M10的加強(qiáng)柄尺寸系列和M12～M20的尺寸系列。干切削加工鋼件螺紋的絲錐其槽型通常為螺旋槽，加工通孔螺紋和盲孔時(shí)的螺旋角大小不同。如加工盲孔螺紋時(shí)，往往采用35°的大螺旋角；當(dāng)孔深大于2倍絲錐直徑時(shí)，可采用小螺旋角，通常5°，此時(shí)絲錐切削錐部長(zhǎng)度為C/2～3牙。而干切削加工鑄鐵螺紋時(shí)，無(wú)論是通孔還是盲孔，絲錐槽型均為直槽，其切削錐部長(zhǎng)度為C/2～3牙。對(duì)于小直徑絲錐，為了提高強(qiáng)度和剛度，其槽型也可設(shè)計(jì)成特殊形狀，如無(wú)槽擠壓絲錐。無(wú)槽擠壓絲錐用于加工小直徑螺紋或塑性較大材料上的螺紋是非常有效的。干切削加工絲錐通常均需進(jìn)行涂層處理，常用的涂層有TiN或TiCN。除此之外，筆者對(duì)在A3、45鋼等薄板件(厚2mm以下)上加工螺紋的工藝進(jìn)行了探討，采用了新型底孔成孔工藝，并成功地應(yīng)用了干式切削及擠壓螺紋工藝，采用專門設(shè)計(jì)和制造的底孔成型刀具和涂層擠壓絲錐可使底孔和螺紋的加工同時(shí)完成，避免了原有工藝需要焊接螺母或設(shè)計(jì)制造專用模具沖孔的麻煩，解決了長(zhǎng)期困擾汽車、鈑金等行業(yè)的薄板件螺紋加工工藝，并有優(yōu)異的加工效果。2.3干切削刀具幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)刀具的幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足干切削對(duì)斷屑和排屑的要求。斷屑槽在韌性材料加工中對(duì)斷屑起著很關(guān)鍵的作用。目前在車刀三維曲面斷屑槽方面的設(shè)計(jì)制造技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可針對(duì)不同的工件材料和切削用量，很快設(shè)計(jì)出相應(yīng)的斷屑槽結(jié)構(gòu)與尺寸，并能大大提高切屑折斷能力和對(duì)切屑流動(dòng)方向的控制能力。

（1）選擇大前角γ0

，增大后角α0

選擇大前角γ0

，增大后角α0.可以是刀具鋒利，減少刀具與加工便面的摩擦，減少切削力從而減少切削熱，降低切削溫度；減少刀具磨損。

（2）減小主偏角Кf，增大負(fù)刃傾角λs

減小主偏角Кf可以使切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷減小；增大負(fù)刃傾角λs可以使參加切削的切削刃長(zhǎng)度增加，刀具和切屑之間接觸面積減少，這些都可以改善散熱，降低切削溫度，提高刀具耐用度。

（3）改良刃具刃口

在干切削加工時(shí)，細(xì)顆粒優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金刀具和金剛石刀具的切削刃口可做輕微的鈍化，以其自身基體的強(qiáng)度來(lái)保持刃口的鋒利，達(dá)到降低切削溫度的目的。此外，盡管增大前角和后角有利于保持刀具的鋒利，但會(huì)降低刀具的強(qiáng)度，為此，常采用T形刃帶，加強(qiáng)棱刀具。這不但可保持刀具的高性能，而且還可以保證刀具有最佳的使用壽命。（4）控制積屑瘤生長(zhǎng)

考慮到刀具表面的最大潤(rùn)滑性，防止積屑瘤的產(chǎn)生。選擇合適的切削速度是控制積屑瘤生長(zhǎng)的最有效措施。其次，增大前角，減少進(jìn)給量，也可抑制積屑瘤的生長(zhǎng)。2.4強(qiáng)化切削刃，減輕載荷盡管自從推出后它們的物理性能提高以及應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，由金屬陶瓷、陶瓷、CBN、PCD做成的刀具仍然比硬質(zhì)合金更脆并且不能承受同樣大的應(yīng)力。因此，由它們做成的刀具需設(shè)計(jì)成能增強(qiáng)支撐和釋放應(yīng)力。一個(gè)設(shè)計(jì)這種刀具的重要部分是切削刃的磨削，它使得切削力偏離刀片刃口改變方向到它的基體。三個(gè)這樣的刃口修磨是恰當(dāng)?shù)模贺?fù)倒棱、珩磨、珩磨的負(fù)倒棱。負(fù)倒棱象切削刃的一個(gè)倒角狀的平面，它取代薄弱鋒利的刀尖。這里刀具設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)使保證切削刃足夠的強(qiáng)度和壽命的最小帶寬和角度，因?yàn)閷挾群徒嵌仍龃蠛蟮镀玫綇?qiáng)化但也增加了切削力。珩磨用于鈍化鋒利的切削刃。雖然它們不提供象負(fù)倒棱相同的抗微崩保護(hù)作用，但珩磨對(duì)由先進(jìn)材料制作的小切深小進(jìn)給以保持最小切削力的精加工刀片很有效。珩磨也能強(qiáng)化前、后刀面相交處負(fù)倒棱的作用。當(dāng)用陶瓷粗車鋼件發(fā)生微崩時(shí)，珩磨能釋放該處的應(yīng)力、強(qiáng)化刀片而不要加寬負(fù)倒棱。除了指定針對(duì)某個(gè)加工的最佳刃口修磨，刀具設(shè)計(jì)人員也必須優(yōu)化切削角度并能排屑。通過(guò)加大后角降低切削力讓刀具上的應(yīng)力減少并降低切削區(qū)的溫度。正前角的數(shù)值盡可能大，靠更好的剪切作用也減少切削力并加寬卷屑槽空間靠加大排除路徑幫助切屑排出，特別是在鉆削和螺紋加工時(shí)。保持低的切向切削力的另一種方法是高速切削。在很高主軸轉(zhuǎn)速下的高進(jìn)給率降低而不是增加對(duì)工件的沖擊多達(dá)75%到90%，這取決于刀具和加工參數(shù)。更進(jìn)一步，干加工改善切削過(guò)程的熱穩(wěn)定性；銑刀比五年前至少有更準(zhǔn)確的大??；而且現(xiàn)代銑削和車削機(jī)床變得剛性越好足以消除過(guò)度的振動(dòng)。所有這些發(fā)展都支持使用脆但更硬更耐磨的刀具材料。使用一種能承受高溫的刀具的好處之一是切屑形成十分有效。舉例來(lái)講，加工鑄鐵時(shí)熱量增加切削區(qū)材料的塑性并降低它的屈服強(qiáng)度。其結(jié)果是金屬切除率比傳統(tǒng)粗加工增加3倍。因?yàn)檫M(jìn)給率高，刀具剪切切屑快以致大部分熱留在切屑里而沒(méi)有時(shí)間流向工件并引起扭曲。盡管切削溫度很高，但工件的熱穩(wěn)定性更好而且要比在傳統(tǒng)金屬切除率條件下更精確。低沖擊的精加工也使工件、夾具和機(jī)床以及在高線速度下以每轉(zhuǎn)更低的進(jìn)給使用安裝小刀片低密度材料的刀盤的靜態(tài)變形達(dá)到最小。因?yàn)橹喂ぜ恍韬艿偷膴A緊力，所以?shī)A具能做得簡(jiǎn)單，不需要一個(gè)加強(qiáng)筋、工件支撐和夾緊元件的復(fù)雜系統(tǒng)。結(jié)果是機(jī)床對(duì)箱體零件的各個(gè)面進(jìn)刀更多。2.5刃口強(qiáng)化、刀具幾何參數(shù)與排屑盡管近幾年物理的進(jìn)步與應(yīng)用開發(fā)，用金屬陶瓷、陶瓷、CBN和PCD制造的刀具仍然是比硬質(zhì)合金要脆得多，不能經(jīng)受太多的壓力，因此用這些材料制造的刀具必須結(jié)合其特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即對(duì)它加強(qiáng)支撐、分散壓力。這一點(diǎn)很重要。例如，為了要改變磨削力的方向，使力從切削刃往里向著刀體，切削刃必須經(jīng)過(guò)加工--刃口準(zhǔn)備。有這樣三種刃口準(zhǔn)備而且其大小還要適當(dāng)：T型刃帶、強(qiáng)化、T型刃帶強(qiáng)化。T型刃帶就是一個(gè)倒棱--在刃口上磨出的窄的平面，以取代較脆弱而鋒利的刀刃。刀具設(shè)計(jì)者的一個(gè)重要任務(wù)就是要找出最小的平面寬度和能賦予刀刃適當(dāng)強(qiáng)度和壽命的角度；因?yàn)榇蟮膶挾群图訌?qiáng)刀片的角度無(wú)疑會(huì)增切削力。強(qiáng)化就是圓整一下鋒利的刃口。雖然強(qiáng)化不象T型刃帶那們有棱有角，但是強(qiáng)化對(duì)用于精加工的先進(jìn)的刀片材料效果很好。這些強(qiáng)化刀具應(yīng)該用于淺切深、低速進(jìn)給、并保持切削壓力最小。T型刃帶強(qiáng)化當(dāng)強(qiáng)化用于倒棱的前面與后面相交處時(shí)，也能加強(qiáng)T型刃帶。在應(yīng)用中，微小的剝落發(fā)生時(shí)(就象用陶瓷刀粗車鋼)，強(qiáng)化能分散這些點(diǎn)上的壓力，沒(méi)有使倒棱變大而加強(qiáng)了刀具刃口。刀具設(shè)計(jì)者除了針對(duì)工件確定最適合的刀具刃口外，還必須優(yōu)化刀具的幾何角度和排除切屑能力。通過(guò)增加后角來(lái)減小切削力和對(duì)刀具的壓力，也降低了切削區(qū)的溫度。要使正前角盡可能地大，這樣由于較好的剪切作用能減少切削力。寬闊的容屑槽有助于切屑的排除，尤其是對(duì)鉆削和螺紋加工。另一個(gè)使切削力降低的方法是在高速下切削。為了提高效率，寧可在很高的主軸速度下，把大的進(jìn)給量減小，而不用增加進(jìn)給量的方式。此外，現(xiàn)在的銑刀比五年前要精確得多，銑床和車床的機(jī)械穩(wěn)定性、剛性也更高了，因而排除了可能的振動(dòng)。所有這些都有利于脆的、較硬和耐磨的刀具材料的應(yīng)用。應(yīng)用能抗高溫刀具的另一個(gè)有利因素是切屑形成有極高的效率。例如切削鑄鐵，熱量使切削區(qū)的材料成為可塑體，這樣就降低了切削區(qū)工件材料的強(qiáng)度。其結(jié)果是比普通粗加工金屬切除率增加三倍。因?yàn)檫M(jìn)給速度很高，刀具對(duì)金屬材料切除得非常快，以至大量的熱量停留在切屑中，沒(méi)有時(shí)間傳到工件和使它變形。盡管切削溫度很高，工件溫升卻很小，比起在常規(guī)用量下切削所得到的工件精度也要高。用低軸向力精加工也能使工件、夾具、機(jī)床靜變形最小化。這樣的工序要求利用粗齒銑刀，低進(jìn)給和銑刀高轉(zhuǎn)速。由于夾持工件所需夾緊力小，工裝夾具可以簡(jiǎn)單。對(duì)于棱形工件有較寬敞的銑刀通道。2.6機(jī)械干加工的刀具選擇2.6.1立方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用（1）立方氮化硼的種類立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物質(zhì)，有單晶體和多晶體之分，即CBN單晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystallinecubicbornnitride，簡(jiǎn)稱PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同素異構(gòu)體之一，結(jié)構(gòu)與金剛石相似。PCBN（聚晶立方氮化硼）是在高溫高壓下將微細(xì)的CBN材料通過(guò)結(jié)合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結(jié)在一起的多晶材料，是目前利用人工合成的硬度僅次于金剛石的刀具材料，它與金剛石統(tǒng)稱為超硬刀具材料。PCBN主PCBNPCBNPCBNO.5～決了CBN刀片抗彎強(qiáng)度低和焊接困難等問(wèn)題。（2）立方氮化硼的主要性能、特點(diǎn)立方氮化硼的硬度雖略次于金剛石，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他高硬度材料。CBN的突出優(yōu)點(diǎn)是熱穩(wěn)定性比金剛石高得多，可達(dá)1200℃以上(金剛石為700～800℃)，另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)惰性大，與鐵元素在1200～1300℃下也不起化學(xué)反應(yīng)。立方氮化硼的主要性能特點(diǎn)如下。PCBNb.具有很高的700～800℃)幾乎高l倍。3～5鋼。c.—d.具有較好的熱導(dǎo)性：CBN的熱導(dǎo)性雖然趕不上金剛石，但是在各類刀具材料中PCBN的熱導(dǎo)性僅次于金剛石，大大高于高速鋼和硬質(zhì)合金e.（3）立方氮化硼刀具應(yīng)用：～0.20μm。(的鋼等)立方氮化硼刀具2.6.2陶瓷刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn)，且不易與金屬產(chǎn)生粘接。陶瓷刀具在數(shù)控加工中占有十分重要的地位，陶瓷刀具已成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具廣泛應(yīng)用于高速切削、干切削、硬切削以及難加工材料的切削加工。陶瓷刀具可以高效加工傳統(tǒng)刀具根本不能加工的高硬材料，實(shí)現(xiàn)“以車代磨”；陶瓷刀具的最佳切削速度可以比硬質(zhì)合金刀具高2～lO倍，從而大大提高了切削加工生產(chǎn)效率；陶瓷刀具材料使用的主要原料是地殼中最豐富的元素，因此，陶瓷刀具的推廣應(yīng)用對(duì)提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省戰(zhàn)略性貴重金屬具有十分重要的意義，也將極大促進(jìn)切削技術(shù)的進(jìn)步。

（1）陶瓷刀具材料的種類

陶瓷刀具材料種類一般可分為氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、復(fù)合氮化硅一氧化鋁基陶瓷三大類。其中以氧化鋁基和氮化硅基陶瓷刀具材料應(yīng)用最為廣泛。氮化硅基陶瓷的性能更優(yōu)越于氧化鋁基陶瓷。

（2）陶瓷刀具的性能、特點(diǎn)

陶瓷刀具的性能特點(diǎn)如下：

a.硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的硬度雖然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬質(zhì)合金和高速鋼刀具，達(dá)到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工傳統(tǒng)刀具難以加工的高硬材料，適合于高速切削和硬切削。

b.耐高溫、耐熱性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高溫下仍能進(jìn)行切削。陶瓷刀具具有很好的高溫力學(xué)性能，A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特別好，切削刃即使處于赤熱狀態(tài)，也能連續(xù)使用。因此，陶瓷刀具可以實(shí)現(xiàn)干切削，從而可省去切削液。

c.化學(xué)穩(wěn)定性好：陶瓷刀具不易與金屬產(chǎn)生粘接，且耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，可減小刀具的粘接磨損。

d.摩擦系數(shù)低：陶瓷刀具與金屬的親合力小，摩擦系數(shù)低，可降低切削力和切削溫度。

（3）陶瓷刀具有應(yīng)用

陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵)和鋼材(碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度鋼、高錳鋼、淬火鋼等)，也可用來(lái)切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。

陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差問(wèn)題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。新型陶瓷刀具

6.2.3涂層刀具材料的性能和特點(diǎn)及刀具的應(yīng)用

對(duì)刀具進(jìn)行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具的出現(xiàn)，使刀具切削性能有了重大突破。涂層刀具是在韌性較好刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。涂層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長(zhǎng)刀具使用壽命、降低加工成本。

新型數(shù)控機(jī)床所用切削刀具中有80％左右使用涂層刀具。涂層刀具將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。

（1）涂層刀具的種類

根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和‘軟”涂層刀具?！坝病蓖繉拥毒咦非蟮闹饕繕?biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。“軟”涂層刀具追求的目標(biāo)是低摩擦系數(shù)，也稱為自潤(rùn)滑刀具，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和切削溫度。最近開發(fā)了納米涂層(Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料不同組合(如金屬／金屬、金屬／陶瓷、陶瓷／陶瓷等)，以滿足不同的功能和性能要求。設(shè)計(jì)合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤(rùn)滑性能，適合于高速干切削。（2）涂層刀具的特點(diǎn)

涂層刀具的性能特點(diǎn)如下：

a.力學(xué)和切削性能好：涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來(lái)，既保持了基體良好的韌性和較高的強(qiáng)度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數(shù)。因此，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高2倍以上，并允許有較高的進(jìn)給量。涂層刀具的壽命也得到提高。b.通用性強(qiáng)：涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴(kuò)大，一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用。

c.涂層厚度：隨涂層厚度的增加刀具壽命也會(huì)增加，但當(dāng)涂層厚度達(dá)到飽和，刀具壽命不再明顯增加。涂層太厚時(shí)，易引起剝離；涂層太薄時(shí)，則耐磨性能差。

d.重磨性：涂層刀片重磨性差、涂層設(shè)備復(fù)雜、工藝要求高、涂層時(shí)間長(zhǎng)。

e.涂層材料：不同涂層材料的刀具，切削性能不一樣。如：低速切削時(shí)，TiC涂層占有優(yōu)勢(shì)；高速切削時(shí)，TiN

較合適。（3）涂層刀具的應(yīng)用

涂層刀具在數(shù)控加工領(lǐng)域有巨大潛力，將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。涂層技術(shù)已應(yīng)用于立銑刀、鉸刀、鉆頭、復(fù)合孔加工刀具、齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、成形拉刀及各種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，滿足高速切削加工各種鋼和鑄鐵、耐熱合金和有色金屬等材料的需要。納米涂層刀具圖3—1立式車床構(gòu)造1-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)床身2-立柱導(dǎo)軌3-橫梁4-聯(lián)系梁5-垂直刀架6-側(cè)刀架7-控制按鈕站8-基礎(chǔ)9-調(diào)整墊鐵10-地腳螺栓11-框式水平儀12-百分表13-平平尺14-檢測(cè)用等高墊鐵15-內(nèi)徑千分尺16-左立柱中心基準(zhǔn)17-右立柱中心基準(zhǔn)18-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心基準(zhǔn)第三章機(jī)械干切削加工的三個(gè)要素機(jī)床3.1車床的構(gòu)造立式車床由機(jī)座、立柱、活動(dòng)橫梁、頂梁、垂直刀架、側(cè)刀架、操作盒、等組成，如圖3-1所示。3.2底座安裝3.2.1．地腳螺栓預(yù)埋（1）立式車床的地腳螺栓，通常為預(yù)埋螺栓，在澆注基礎(chǔ)混泥土?xí)r安裝好，按進(jìn)廠設(shè)備實(shí)物用樣板劃定地腳螺栓中心位置。樣板使用薄鐵皮為宜。（2）制作預(yù)埋螺栓固定架，固定架要能保證螺栓的鉛垂度，在澆注混泥土?xí)r不發(fā)生變形。（3）固定架在澆注基礎(chǔ)前準(zhǔn)備定位，并安裝牢固，防止在澆注過(guò)程中發(fā)生位移，底座和立柱底的相互中心距離必須準(zhǔn)確。（4）地腳螺栓安裝在固定架上，調(diào)好標(biāo)高和鉛垂度，將螺栓固定穩(wěn)妥。（5）澆注混泥土?xí)r要注意觀察和檢查，防止發(fā)生固定架和螺栓移動(dòng)。3.2.2．安置墊鐵（1）根據(jù)車床的重量、加工零件的最大重量、以及地腳螺栓的規(guī)格和個(gè)數(shù)為16個(gè)，混泥土強(qiáng)度等來(lái)確定墊鐵的組數(shù)和排列方式，并可按下式近似計(jì)算墊鐵的面積A()：A=式中C——安全系數(shù)，一般取C=1.5~3；——機(jī)床質(zhì)量，單位kg；——地腳螺栓擰緊力，單位N；R——基礎(chǔ)或地坪的承載強(qiáng)度，單位MP。（2）基礎(chǔ)達(dá)到可安裝的強(qiáng)度后，劃出基礎(chǔ)縱、橫中心線。（3）墊鐵處基礎(chǔ)鏟鑿平整，用墊鐵和平尺檢查水平。（4）某些立式車床變速箱后面處，應(yīng)使用可調(diào)墊鐵，以便于微動(dòng)調(diào)整變速箱。3.2.3．安裝變速箱和基座（1）當(dāng)變速箱和基座底面為非加工面時(shí)，允許少量墊鐵接觸不平處用鋼板插入墊平、墊實(shí)這是一句話還是兩句話？，待基座找平后點(diǎn)焊住。將油道油腔清洗并吹掃潔凈。這是一句話還是兩句話？（2）調(diào)整找平基座。在基座導(dǎo)軌上放置縱向和橫向調(diào)整墊鐵，將平尺通過(guò)底座導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)中心放在墊快上，用水平儀測(cè)量，縱向和橫向偏差均不大于0.04/1000mm，調(diào)平后緊固地腳螺栓。（3）在底座上安裝工作臺(tái)。1）將工作臺(tái)和底座主軸鍵槽的位置劃出，并引出延伸到工作臺(tái)和底座的側(cè)外緣邊。2）將工作臺(tái)吊升到底座上方，對(duì)正鍵槽劃線，緩緩落入基座軸套內(nèi)。3）工作臺(tái)找水平度。在工作臺(tái)上按縱向和橫向放置墊鐵，上放平尺，用水平儀按縱向和橫向測(cè)量工作臺(tái)的水平度，其偏差均不應(yīng)超過(guò)設(shè)備技術(shù)文件的規(guī)定。3.3.左、右立柱的安裝3.3.1．清洗檢查立柱清洗立柱各加工面上的防銹油漆，檢查立柱導(dǎo)軌面應(yīng)無(wú)銹蝕、損傷等缺陷，結(jié)合面無(wú)銹斑、銷釘和銷孔配合合適。檢查安裝側(cè)刀架平衡配重的右立柱內(nèi)孔，鏟除突出的鑄造毛邊。3.3.2．吊裝立柱將平衡配重吊入右立柱下坑內(nèi)，找中心位置，避免在立柱吊裝落位時(shí)發(fā)生碰阻。立柱吊裝就位時(shí)，要平正靠近底部墊鐵和基座結(jié)合處，利用調(diào)整墊鐵和連接螺栓使立柱于螺栓接合面貼合對(duì)正后，插入定位銷，擰緊連接螺栓，下部墊鐵要墊實(shí)。3.3.3．調(diào)整立柱鉛垂度用水平儀在正導(dǎo)軌面和外側(cè)導(dǎo)軌面上測(cè)量，同時(shí)在工作臺(tái)中央放墊鐵、平尺、水平儀測(cè)量，正、側(cè)兩面和工作臺(tái)縱、橫兩方向的讀數(shù)代數(shù)差值即偏差值，不應(yīng)大于0.04/1000mm,如圖3-2所示。圖3-2檢查立柱導(dǎo)軌對(duì)工作臺(tái)或底座導(dǎo)軌的垂直度3.3.4．檢驗(yàn)兩立柱正導(dǎo)軌面的共面度用平尺靠貼立柱正導(dǎo)軌面，用0.04mm塞尺檢查，不應(yīng)插入。3.3.5．安裝主變速箱（1）在吊橫梁前將主變速箱就位，于底座找正連接固定。（2）檢查并調(diào)整變速箱最末從動(dòng)軸齒輪于工作臺(tái)大齒圈的齒合情況，使之達(dá)到設(shè)備技術(shù)文件要求的技術(shù)條件。3.4橫梁和頂梁安裝3.4.1．橫梁和頂梁安裝步驟（1）清洗橫梁、立柱結(jié)合面，檢查結(jié)合面。應(yīng)無(wú)銹跡、損傷等缺陷，涂抹上潤(rùn)滑油。（2）在橫梁下邊墊上方木層。將橫梁吊平吊升到安裝位置，貼靠立柱找正落于墊木上。（3）頂梁經(jīng)清洗檢查后吊升到立柱上，調(diào)整后有控制定距墊板時(shí)，將墊板插入頂梁和立柱間，然后擰緊連接螺栓。（4）頂梁的欄桿和扶梯應(yīng)在頂梁安裝時(shí)安上，以便于在頂梁上操作。（5）安裝橫梁的傳動(dòng)螺桿，與橫梁上的螺母連接，上端與頂梁上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。（6）裝配橫梁與立柱導(dǎo)軌上的鑲條、壓板、壓板彈簧，初步調(diào)整導(dǎo)軌間隙。3.4.2．橫梁質(zhì)量檢查調(diào)整。（1）檢查橫梁垂直移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的平行度。1）在工作臺(tái)中央放檢驗(yàn)棒或精密角尺；將百分表固定在橫梁上，使其測(cè)頭觸到檢驗(yàn)棒或角尺上。2）檢驗(yàn)橫梁的垂直移動(dòng)偏差：在橫梁行程的上、中、下三個(gè)位置，移動(dòng)橫梁測(cè)量，在1000mm的測(cè)量長(zhǎng)度上至少應(yīng)測(cè)取三個(gè)讀數(shù)。3）檢驗(yàn)橫梁垂直移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的平行度：平行度偏差以百分表讀數(shù)的最大差值計(jì)，在平行于橫梁的平面內(nèi)的平行度檢測(cè)如圖3-3a所示，在1000mm測(cè)量長(zhǎng)度上，不應(yīng)大于0.04mm；在垂直于橫梁的平面內(nèi)的平行度檢測(cè)如圖3-3b所示，在1000mm測(cè)量長(zhǎng)度上，不應(yīng)大于0.06mm。圖3-3檢驗(yàn)橫梁垂直移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的平行度a）平行橫梁平面內(nèi)b）垂直橫梁平面內(nèi)3.4.3．導(dǎo)軌間隙調(diào)整導(dǎo)軌間隙調(diào)整根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)，通常有平鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整、楔形鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整或壓板導(dǎo)軌間隙調(diào)整、滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整等類型。（1）平鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整。平鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整步驟見(jiàn)圖3-4：旋松螺母，擰緊或放松螺釘，移動(dòng)平鑲條1的位置，則導(dǎo)軌間隙變小或變大，如圖3-4a，b和c所示。調(diào)整時(shí)，宜先擰松固定螺釘2，調(diào)整完成后在擰緊螺釘2。調(diào)整間隙時(shí)，可用塞尺在導(dǎo)軌的兩頭和中間測(cè)量，間隙應(yīng)均勻，最后旋緊螺母。平鑲條只局部與螺釘接觸，較易發(fā)生變形，與導(dǎo)軌接觸狀態(tài)較差。（2）楔形鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整。楔形鑲條導(dǎo)軌間隙調(diào)整步驟如圖3-4所示：旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘2、拔桿3帶動(dòng)楔形板延長(zhǎng)度方向移動(dòng)，從而最大或減小間隙，拔桿還可以限制楔形鑲條在工作智能中發(fā)生竄動(dòng)，如圖3-4d所示。反向調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘2（先擰松一端，在擰松對(duì)應(yīng)端），拔桿3推動(dòng)楔形鑲條移動(dòng)，使導(dǎo)軌間隙增大或減小，測(cè)量達(dá)到要求間隙值后，旋緊另一端的調(diào)整螺釘，將楔形鑲條固定，防止在工作中出現(xiàn)竄動(dòng)而改變了間隙值，如圖3-4e所示。當(dāng)需調(diào)大導(dǎo)軌間隙時(shí)，先擰松螺母M，再將調(diào)節(jié)螺釘2擰松拔桿3帶動(dòng)鑲條外移使導(dǎo)軌間隙增大，測(cè)量間隙值符合要求后，旋緊螺母M和N，將鑲條定位。需調(diào)小間隙時(shí)，先擰松螺母N，再將調(diào)節(jié)螺釘2擰緊其操作與調(diào)大間隙相同，如圖3-4f所示。圖3-4用鑲條調(diào)整軌道間隙的方法a），b），c）平鑲條d），e），f）楔形鑲條1－鑲條2－調(diào)節(jié)螺釘3－調(diào)整拔桿（3）壓板導(dǎo)軌間隙調(diào)整。壓板導(dǎo)軌間隙調(diào)整步驟如圖3-5所示：將壓板面m與n是平面磨準(zhǔn)或刮準(zhǔn)來(lái)保證需要的間隙，如圖3-5a的間隙在n面。擰開固定螺釘2，調(diào)整壓板與導(dǎo)軌結(jié)合面間的墊片厚度來(lái)改變間隙值，測(cè)量間隙時(shí)，要擰緊固定螺釘，否則間隙值不準(zhǔn)確，如圖3-5b所示。圖3-5c所示是用調(diào)整螺釘來(lái)改變壓板的位置，從而增大或減小導(dǎo)軌間隙。圖3-5用壓板調(diào)整導(dǎo)軌間隙a）用磨削或刮削壓板的厚度來(lái)保證間隙b）用改變墊片厚度來(lái)調(diào)整間隙c）用螺釘調(diào)整平鑲條的位置來(lái)調(diào)整間隙1－壓板2－固定螺釘3－墊片4－平鑲條5－調(diào)節(jié)螺釘（4）滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整。滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整步驟如圖3-6所示：鑲鋼滾珠導(dǎo)軌是將下部鑲鋼導(dǎo)軌固定在床身上，如圖3-6a中的5和6：上部鑲鋼導(dǎo)軌固定在工作臺(tái)上，導(dǎo)軌中間是鋼珠滾動(dòng)體，用保持器將各鋼珠隔開，間隙不用調(diào)整。圖3-6b為用調(diào)節(jié)螺釘7調(diào)整外側(cè)導(dǎo)軌的位置來(lái)調(diào)大或調(diào)小導(dǎo)軌間隙測(cè)量間隙符合要求后，將螺釘、螺母擰緊螺釘7還可將導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)緊，以增加導(dǎo)軌剛度，提高導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度和承受較大的傾側(cè)力矩。圖3-6滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整a）不需機(jī)械調(diào)整，利用油壓頂浮形成間隙b）用螺釘調(diào)整鑲鋼導(dǎo)軌移動(dòng)來(lái)調(diào)整間隙1，2，5，6－鑲鋼導(dǎo)軌3－鋼球4－保持器7－調(diào)節(jié)螺釘（5）滾柱導(dǎo)軌間隙調(diào)整。滾柱導(dǎo)軌間隙調(diào)整調(diào)整步驟與滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整、V形和矩形截面導(dǎo)軌及潤(rùn)滑面導(dǎo)軌調(diào)整步驟類似，其中V形和矩形截面導(dǎo)軌、由于該結(jié)構(gòu)只在上、下導(dǎo)軌間雖加裝滾柱體，但其間隙會(huì)因?yàn)楣ぷ髋_(tái)自重而不需要調(diào)整，間隙靠潤(rùn)滑油壓形成，如圖3-7a所示。滾柱導(dǎo)軌承載能力比滾珠導(dǎo)軌大，應(yīng)用較廣，但對(duì)導(dǎo)軌平行度要求高。燕尾形滾柱導(dǎo)軌間隙調(diào)整可通過(guò)調(diào)整螺釘1來(lái)移動(dòng)上燕尾導(dǎo)軌，改變燕尾斜面與滾柱體間的間隙，水平滾柱體的間隙不需調(diào)整，如圖3-7b所示。圖3-7滾珠導(dǎo)軌間隙調(diào)整a）不需機(jī)械調(diào)整，利用油壓頂浮形成間隙b）用螺釘調(diào)整燕尾形導(dǎo)軌移動(dòng)來(lái)調(diào)整間隙1－調(diào)整螺釘2－燕尾形導(dǎo)軌3－滾動(dòng)體3.5刀架安裝3.5.1．垂直刀架安裝（1）拆開刀架上的導(dǎo)軌鑲條和壓板，清洗導(dǎo)軌及加工面。檢查導(dǎo)軌面，應(yīng)完好無(wú)銹蝕。（2）左右垂直刀架分別吊裝安于橫梁上，在導(dǎo)軌面上抹上潤(rùn)滑油，刀架移動(dòng)傳動(dòng)的齒輪應(yīng)對(duì)正橫梁裝配孔，裝上壓板、鑲條，調(diào)整導(dǎo)軌間隙。（3）裝好垂直刀架升降的底軸，拆除平衡錘的壓緊構(gòu)件，使平衡錘起配重平衡作用。3.5.2．側(cè)刀架安裝（1）拆下鑲條、壓板，清洗導(dǎo)軌及其他加工面，檢查無(wú)缺陷后抹上潤(rùn)滑油。（2）安裝刀架與配重的連接件，如軸承、滑輪（或鏈輪）、輪軸、吊掛鋼索或鏈子等，清洗防護(hù)油漆。（3）在右立柱正面下部放上方木，擦凈立柱導(dǎo)軌面，抹上潤(rùn)滑油，將側(cè)刀架吊平正，緩緩靠近立柱正面導(dǎo)軌，安上鑲條、壓板，初步調(diào)好導(dǎo)軌間隙，連接升降機(jī)構(gòu)。（4）將配重和側(cè)刀架連接起來(lái)，用手搖操作刀架上升，檢查有無(wú)卡阻現(xiàn)象，拆除方木。3.5.3．刀架質(zhì)量檢測(cè)（1）檢測(cè)垂直刀架水平移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的平行度方法見(jiàn)圖3-8所示，其步驟如下：圖3-8檢驗(yàn)工作臺(tái)固定型立式車床垂直刀架水平移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)的平行度1）在工作臺(tái)距中心等距離且與橫梁平行位置，放兩個(gè)檢驗(yàn)調(diào)整用等高墊塊，上放平尺，使平尺與橫梁水平導(dǎo)軌平行。2）將橫梁鎖定在較下部位置，百分表固定在垂直刀架上，測(cè)頭觸及平尺檢測(cè)表面。3）未檢驗(yàn)的另一垂直刀架置于該側(cè)立柱前。4）移動(dòng)垂直刀架，在任意1000mm長(zhǎng)度上，百分表的讀數(shù)最大代數(shù)差值即不平行度偏差，不應(yīng)大于0.03mm.。5）用同樣的方法檢驗(yàn)另一臺(tái)垂直刀架，均應(yīng)符合要求。6）當(dāng)測(cè)得偏差值超過(guò)規(guī)定時(shí)，經(jīng)分析確定無(wú)測(cè)量誤差后，應(yīng)調(diào)整相關(guān)部位的座底墊鐵來(lái)滿足刀架的幾何精度。（2）側(cè)刀架上下移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的平行度檢測(cè)見(jiàn)圖3-9所示，其步驟如下：圖3-9檢驗(yàn)側(cè)刀架移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的平行度或側(cè)刀架移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的垂直度1）按垂直刀架水平移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的平行度檢測(cè)方法的相同要求，在工作臺(tái)上縱向放平尺，上放檢驗(yàn)用精密角尺，或?qū)z驗(yàn)棒放在工作臺(tái)中心，百分表固定在測(cè)刀架上，側(cè)頭觸及檢驗(yàn)棒或精密角尺。2）移動(dòng)側(cè)刀架，測(cè)量并記錄百分表的讀數(shù)最大代數(shù)差值，在任意300mm測(cè)量長(zhǎng)度上，不應(yīng)大于0.03mm.。3.6潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)安裝3.6.1．檢查隨機(jī)帶來(lái)的所有潤(rùn)滑設(shè)備、附件及油管，應(yīng)與設(shè)備潤(rùn)滑圖相符，油管無(wú)破損及擠扁現(xiàn)象。3.6.2．用壓縮空氣吹掃所有油管、油孔、油道，應(yīng)暢通無(wú)污染。必要時(shí)，可用煤油和錠子油的混合液清洗油管或按說(shuō)明書的要求清洗。3.6.3．安裝油泵、油箱、操縱臺(tái)，按圖進(jìn)行管道連接。3.6.4．檢查油箱內(nèi)部，確認(rèn)清潔后，按說(shuō)明書要求加入潤(rùn)滑油到規(guī)定油位。3.6.5．全部安裝完成后，按潤(rùn)滑系統(tǒng)開車程序啟動(dòng)油泵，觀察油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否良好、潤(rùn)滑系統(tǒng)各接頭處有無(wú)泄漏情況。3.6.6．將各給油點(diǎn)接頭拆開，排除管內(nèi)的空氣，至給油點(diǎn)連續(xù)穩(wěn)定來(lái)油為止。3.6.7．將工作臺(tái)吊起，檢查機(jī)座導(dǎo)軌的來(lái)油情況是否正常。3.6.8．檢查工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)及其他運(yùn)動(dòng)部位是否與油管相碰；特別注意檢查工作臺(tái)主軸的供油情況，油管是否固定牢靠、有無(wú)碰擦現(xiàn)象。3.6.9．檢查油箱回油情況，油箱的油位在泵供油后是否符合規(guī)定油位要求，如低于規(guī)定油位，應(yīng)補(bǔ)充加入同牌號(hào)油。3.7.試運(yùn)轉(zhuǎn)3.7.1．試車條件（1）機(jī)床全部組裝完畢，并清洗潔凈。（2）所有機(jī)床部件的安裝幾何精度，經(jīng)檢驗(yàn)合格。（3）潤(rùn)滑、液壓系統(tǒng)清洗合格，按技術(shù)文件要求加注潤(rùn)滑油、液壓油，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。（4）機(jī)械、電氣安全裝置，調(diào)整正確、可靠；制動(dòng)和鎖緊機(jī)構(gòu)應(yīng)調(diào)整適當(dāng)。（5）各操作手柄轉(zhuǎn)到靈活，定位應(yīng)準(zhǔn)確，并應(yīng)將手柄置于“停止”位置上。（6）電氣操作控制系統(tǒng)接線應(yīng)正確，接頭牢固可靠，絕緣、接地、接零良好。各電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合機(jī)床工作要求。（7）運(yùn)動(dòng)部位的安全防護(hù)裝置已安裝好。（8）試車場(chǎng)地雜物清理干凈，備用工機(jī)具、應(yīng)急物品準(zhǔn)備妥當(dāng)。3.7.2．試車前的準(zhǔn)備工作（1）檢查各導(dǎo)軌的間隙是否符合設(shè)備技術(shù)文件的要求，導(dǎo)軌和鑲條的配合松緊程度是否良好。（2）檢查各刀架、橫梁的鎖緊調(diào)整情況是否符合要求。（3）檢查各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否與機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)方向要求相符。（4）檢查各運(yùn)動(dòng)部件有無(wú)有與其他部件發(fā)生碰撞和摩擦現(xiàn)象。（5）潤(rùn)滑油的品種、規(guī)格及油量是否符合要求，各給油點(diǎn)供油是否正常。（6）油盤供油的各給油點(diǎn)出油是否符合設(shè)備技術(shù)文件的要求。（7）檢查各手柄的操作是否靈活，位置是否正確，儀表指針有無(wú)錯(cuò)誤。3.7.3．試運(yùn)轉(zhuǎn)操作（1）電機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。將電機(jī)與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)脫開，按電氣啟動(dòng)程序運(yùn)轉(zhuǎn)0.5～2h；主電機(jī)的繞組溫升和軸承溫度應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)文件的規(guī)定；電機(jī)空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)合格后，方可與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接。（2）工作臺(tái)試運(yùn)轉(zhuǎn)1）點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)。檢查有無(wú)異常聲響，方向是否正確。2）以低速啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于5min。3）正常運(yùn)轉(zhuǎn)。低速運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再以各級(jí)工作速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，每級(jí)速度運(yùn)轉(zhuǎn)不少于5min。4）高速運(yùn)轉(zhuǎn)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)束后做機(jī)床的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)應(yīng)以主軸達(dá)到穩(wěn)定溫度為止。試運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)反復(fù)變換工作臺(tái)速度，變速機(jī)構(gòu)應(yīng)靈活可靠，指示正確。高速運(yùn)轉(zhuǎn)之后，再次選定工作臺(tái)中等速度，檢驗(yàn)啟動(dòng)、停止、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)等動(dòng)作，反復(fù)進(jìn)行10次，其動(dòng)作應(yīng)靈活、可靠；電氣、液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)工作應(yīng)良好、可靠。（3）橫梁運(yùn)行試驗(yàn)。慢速開動(dòng)橫梁的上升、下降，啟動(dòng)、運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊、爬行現(xiàn)象；橫梁與立柱導(dǎo)軌的夾緊機(jī)構(gòu)的松開、夾緊動(dòng)作協(xié)調(diào)；行程開關(guān)動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；潤(rùn)滑油供油正常；啟動(dòng)、停止靈活、可靠；慢速試驗(yàn)合格后，做中速和快速試驗(yàn)，均應(yīng)符合要求。（4）刀架進(jìn)給試驗(yàn)。垂直刀架與側(cè)刀架逐個(gè)作啟動(dòng)、停止試驗(yàn)，應(yīng)動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；作慢速進(jìn)給試驗(yàn)，反復(fù)動(dòng)作10次，其動(dòng)作應(yīng)靈活正確；變速機(jī)構(gòu)應(yīng)靈活、可靠，指示準(zhǔn)確；夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作應(yīng)協(xié)調(diào)、靈活可靠；行程開關(guān)動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；啟動(dòng)、停止動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；潤(rùn)滑供油良好；刀架慢速進(jìn)給試驗(yàn)合格后，按相同操作程序做中速、高速進(jìn)給試驗(yàn)，均應(yīng)達(dá)到上述要求。（5）刀架做水平移動(dòng)（垂直刀架）和升降試驗(yàn)（側(cè)刀架）。啟動(dòng)和停止應(yīng)準(zhǔn)確、可靠；夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作協(xié)調(diào)、靈活、準(zhǔn)確；運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)卡澀和爬行現(xiàn)象；行程限位開關(guān)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠；潤(rùn)滑供油良好；各種速度下均能達(dá)到上述要求。（6）做機(jī)床聯(lián)合動(dòng)作試驗(yàn)。單項(xiàng)動(dòng)作試驗(yàn)合格后，做工作臺(tái)、橫梁、垂直刀架，側(cè)刀架聯(lián)合動(dòng)作試驗(yàn)。機(jī)床聯(lián)合動(dòng)作試驗(yàn)中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)應(yīng)協(xié)調(diào)準(zhǔn)確、平穩(wěn)；變速操作機(jī)構(gòu)應(yīng)靈活、可靠；啟動(dòng)、制動(dòng)、停止、正反向運(yùn)動(dòng)應(yīng)靈活、準(zhǔn)確；各運(yùn)動(dòng)工作部位潤(rùn)滑良好、溫升正常；電氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)工作正常；整機(jī)連續(xù)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，可按表3-1的要求進(jìn)行；主軸承溫度和溫升應(yīng)符合按設(shè)備技術(shù)文件或表3-2的要求。表3-1機(jī)床連續(xù)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間機(jī)床控制形式機(jī)械控制電液控制數(shù)字控制一般數(shù)控機(jī)床加工中心時(shí)間（h）481632表3-2主軸承溫度和溫升℃軸承形式溫度溫升軸承形式溫度溫升滑動(dòng)軸承≤60≤30滾動(dòng)軸承≤70≤403.8試運(yùn)轉(zhuǎn)常見(jiàn)故障及其消除3.8.1．試車故障（1）發(fā)熱。溫度急劇升高，溫升或最高溫度超過(guò)規(guī)定值，甚至出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象。發(fā)熱部位有軸承、滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、氣缸、齒輪箱等運(yùn)動(dòng)部位及繞組線圈、油、水和氣體介質(zhì)。（2）震動(dòng)。機(jī)身和運(yùn)動(dòng)部位產(chǎn)生超過(guò)正常允許的振幅值。表現(xiàn)在轉(zhuǎn)軸軸承座、機(jī)身或外殼等處。用手觸摸、檢驗(yàn)棒測(cè)聽或儀器檢測(cè)，有明顯異常感覺(jué)。（3）噪聲。運(yùn)動(dòng)部分內(nèi)部或管道內(nèi)部發(fā)出異常的噪聲，聽覺(jué)有明顯刺激。用噪聲分貝計(jì)測(cè)量，其分貝值大大超過(guò)允許值。（4）異常響聲。內(nèi)部發(fā)生撞擊聲、沖擊聲、摩擦沙沙聲。用檢驗(yàn)棒在外部側(cè)聽油明顯感覺(jué)，甚至能直接聽到這些異常聲響。（5）爬行和沖擊運(yùn)動(dòng)。此種故障發(fā)生在滑動(dòng)摩擦面的導(dǎo)軌上，表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)部連續(xù)，有時(shí)快、有時(shí)慢，甚至短暫停止和突然前進(jìn)。（6）壓力異常變化。氣壓、油壓、水壓突然急劇降低或增高，可從壓力指示變化、控制儀表報(bào)警及物流量的變化中發(fā)現(xiàn)。（7）油液產(chǎn)生大量泡沫。從油箱中可觀察到泡沫的存在，嚴(yán)重時(shí)大量帶油液的泡沫外溢，給油點(diǎn)給油不穩(wěn)定等。（8）突然發(fā)生泄漏。外部泄漏可直接觀察到；內(nèi)部泄漏從指示儀表或工作狀態(tài)可作判斷，壓力表有明顯壓降。（9）齒輪崩牙?？陕牭酵蝗坏慕饘僬蹟嗦?，傳動(dòng)出現(xiàn)周期性的異常聲響。（10）其他故障。如手操作或機(jī)構(gòu)操縱不發(fā)生運(yùn)動(dòng)、抱軸、打滑、變形、拉傷、出力不足等。3.8.2．故障產(chǎn)生的一般原因機(jī)械設(shè)備試車中出現(xiàn)故障。由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)不同、工作性質(zhì)差異大、試車重點(diǎn)部位不同，出現(xiàn)的故障會(huì)各不相同。但是，發(fā)生故障的原因卻基本相似，一般試車中出現(xiàn)故障主要的原因有：間隙調(diào)整不合理，緊固件連接不牢或松動(dòng)，齒輪嚙合不良，潤(rùn)滑不良，內(nèi)部不清潔及有異物，彈簧壓力調(diào)整不當(dāng)，調(diào)整找中不良，試車負(fù)荷過(guò)大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理和零部件加工精度達(dá)不到要求等。以上這些故障原因通常來(lái)自于三個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)方法的原因、制造裝配方面的原因、安裝調(diào)試和操作方面的原因。一般情況下以最后一個(gè)環(huán)節(jié)的因素居多，也是我們分析、研究、消除的重點(diǎn)。下面將各環(huán)節(jié)可能存在的影響因素分別加以說(shuō)明，供分析參考。（1）設(shè)計(jì)方面。主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在不足處；設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)不當(dāng)；元件選配不合理，選材不盡合理，設(shè)計(jì)的精度和間隙存在問(wèn)題等。（2）制造裝配方面。加工精度存在問(wèn)題；裝配配合不當(dāng)；材料代用欠妥；加工工序遺漏；零件發(fā)生了變形等。（3）安裝、調(diào)試、操作方面。主要有找正對(duì)中有問(wèn)題、間隙調(diào)整不合理，連接不牢固或松動(dòng)，組裝裝配不當(dāng)，擰緊力不均勻產(chǎn)生變形，內(nèi)部有異物、系統(tǒng)內(nèi)不清潔，油壓油量調(diào)整不符合要求，操作不當(dāng)或失誤等。3.8.3．機(jī)床設(shè)備