11.4章关于提高切削加工质量与切削效率问题
如何提高切削效率降低加工成本

如何提高切削效率降低加工成本1.高速切削切削速度的提高反映了机械制造整体技术水平的进步,为机械制造业带来了巨大的经济效益。
从切削加工的发展历史来看,通常是通过开发和改进切削刀具材料来大幅度提升切削速度,从而达到提高切削效率、降低生产成本的目的。
20世纪80年代以来,欧美刀具制造业经过大量的试验研究,对切削机理的认识有了新的突破,认为当切削速度的提高超过某个临界值(因材料而异)后,刀具的磨损并非按照泰勒曲线的规律急剧增加,而是在以后的某个区间内随切削速度的提高而有所减少,并在经历一个谷底后再重新上升。
虽然对这一现象尚未得到一致的理论解释,但并不妨碍根据这一规律在此谷底附近区间进行高速加工技术的应用。
目前,工业发达国家的航空、汽车、动力机械、模具、轴承、机床等行业依据这个理论发展高速切削,使上述行业的产品质量明显提高,加工成本大幅度降低,获得了市场竞争优势。
理论分析和实践证明,高速切削是一个系统工程。
从技术的层面上看,高速切削涉及高速主轴单元、快速进给和高加(减)速度的驱动系统、高性能的快速CNC控制系统、高刚性的机床结构、数据的快速处理和传送、动平衡控制、超硬刀具材料和镀层工艺技术等各个方面;从管理的层面上看,高速切削涉及高速加工理念、新的管理方法等。
作为系统的一部分,各个环节只有互相协调,才能发挥其应有的效益。
如在加工模具的曲面时,如果其它环节都符合高速加工的要求,但其CAM的数据处理只使用直线插补而不是圆弧插补或样条曲线插补来模拟工件表面的曲线,机床的进给系统总是处在不停的加减速过程中,就无法达到预定的进给速度,从而限制了切削效率的提高和生产成本的降低。
同样,如果在高速铣削中选用普通结构的三刃立铣刀,由于其通常采用一齿过中心的结构,动平衡性能先天不足,同样也不能达到预定的转速,不能获得预期的加工效率。
瓦尔特公司是世界领先的金属加工刀具企业之一,在与世界各地的制造业尤其是德国汽车业的合作中积累了大量的成功经验。
金属切削中切削速度与切削质量关系的实验研究

金属切削中切削速度与切削质量关系的实验研究引言:金属切削是机械加工中最常见的一种方法,广泛应用于制造业中。
在金属切削过程中,切削速度是一个重要的参数,它对切削质量有着显著的影响。
本实验旨在研究切削速度与切削质量之间的关系,为实际生产提供科学的参考依据。
实验设计:本实验选择了钢材作为研究材料,通过改变切削速度,观察和分析切削质量的变化。
实验设定了三个切削速度,分别为低速、中速和高速。
切削速度分别设置在1500转/分钟、2500转/分钟和3500转/分钟。
实验所用切削工具为刀具材料为硬质合金的刀片。
实验过程:1. 材料准备:选择相同规格和尺寸的钢材样品,对其进行光洁处理,确保表面无明显磨损或腐蚀。
2. 实验装置准备:将切削工具安装在数控铣床上,并设置好刀具坐标轴和刀具运动速度。
3. 实验操作:根据切削速度的设定,依次进行低速、中速和高速的切削实验。
每一组实验前,将刀具清洁干净,确保不同速度之间无交叉污染。
4. 实验数据采集:在每个切削速度下,记录切削过程中的各项参数,如切削力、切削温度和切削表面粗糙度等。
5. 数据分析:根据实验采集的数据,对不同切削速度下的切削质量进行比较和分析。
实验结果与讨论:通过实验我们得到了以下结果:1. 切削力:随着切削速度的增加,切削力逐渐增加。
这是因为切削速度增加,会导致金属热软化的减少,切削刃与工件之间的接触面积减小,从而增加切削力。
2. 切削温度:随着切削速度的增加,切削温度也会上升。
切削速度的增加使得摩擦热增加,导致工件和刀具之间的温度上升。
这可能会导致切削表面的塑性变形和刀具的寿命降低。
3. 切削表面粗糙度:随着切削速度的增加,切削表面粗糙度呈现出先减小后增大的趋势。
这是因为低速切削时,切削力较小,金属材料更容易被切削,导致切削表面质量相对较好。
但当速度过高时,切削力增大,容易导致刀具和工件之间的滑移,从而导致切削表面粗糙度的增加。
根据实验结果可以得出以下结论:1. 在金属切削过程中,切削速度是一个重要的影响因素。
数控加工中切削参数对加工效率与质量的影响分析

数控加工中切削参数对加工效率与质量的影响分析摘要:近年来,数控加工技术在制造业中得到广泛应用。
本文旨在分析数控加工中切削参数对加工效率与质量的影响,并提出优化方法以提高加工效率和质量。
通过实验数据分析和数学建模,研究结果表明切削速度、进给速度和切削深度是影响加工效率和质量的重要参数。
基于这些结果,我们探讨了如何选择合适的切削参数,并提出了优化加工过程的建议。
关键词:数控加工;切削参数;加工效率;加工质量;优化1. 引言数控加工技术作为一种高精度、高效率的加工方法,具有广泛的应用前景。
切削参数是数控加工中的重要因素,直接影响加工效率和质量。
因此,深入研究切削参数对加工效率和质量的影响,对于提高数控加工的性能具有重要意义。
2. 数控加工中切削参数的影响因素2.1 切削速度切削速度在数控加工中是一个关键的切削参数,它直接影响着加工效率和加工质量。
过高或过低的切削速度都会对加工过程产生不良影响,过高的切削速度会导致刀具磨损加剧。
高速切削会产生更高的摩擦热量,导致刀具表面温度升高,从而加速刀具磨损速度。
刀具磨损会直接影响加工质量,产生不良的表面质量和尺寸误差。
其次,过高的切削速度还会导致加工表面粗糙度增大。
高速切削时,切削力和振动增大,会引起加工表面的较大振动,进而导致表面粗糙度增加。
这会对工件的装配和使用造成不良影响。
另一方面,过低的切削速度会造成加工效率低下。
低速切削会导致切削时间延长,从而降低加工效率。
这对于大批量生产和工时成本控制都是不利的。
因此,在数控加工中,合理选择切削速度对于提高加工效率和质量至关重要。
一般来说,应根据材料的类型、切削工具的材质和刚度等因素来确定切削速度。
可以通过试验和经验来确定一个适合的切削速度范围,并在此范围内进行调整和优化。
此外,也可以借助现代数控机床的自动化功能,在加工过程中通过实时监测和反馈,自动调整切削速度以达到最佳的加工效果。
2.2 进给速度进给速度是数控加工中一个关键的加工参数,它决定了工件在单位时间内相对于刀具的移动距离。
提高数控车削质量和加工效率的技术途径

提高数控车削质量和加工效率的技术途径邹锡雄(广东省湛江市技师学院广东·湛江524037)中图分类号:G719.21文献标识码:A文章编号:1672-7894(2013)09-0082-02摘要本文主要论述影响数控车削加工质量的因素以及提高加工效率的技术措施,结合实例从工艺因素、加工路线和编程技巧等多方面进行分析,保证数控车削质量并提高生产效率。
关键词数控车削加工效率工艺分析数控编程On Technical Approaches to Improve the the Machining Quality and Processing Efficiency of NC Lathe//ZouXix-iongAbstractThispapermainlydiscussesthefactorsthataffectthemachiningqualityofNClatheandthetechnicalmeasurestoim-proveprocessingefficiency,withexamplesfromtheprocessfac-tors,processingrouteandprogrammingskillsandotheraspectsofanalysis,toensurequalityandimprovetheproductionefficiencyofNClathe.Key wordsCNClathe;machiningefficiency;processanalysis;NCprogramming1引言在数控车削加工过程中,存在很多因素影响工件的误差精度和加工质量,不仅要考虑零件加工步骤的顺序、零件加工中的装夹定位,还要考虑数控车床及切削刀具的选用、数控程序的正确编制等一系列因素的影响,以便确定零件精度的加工难点和技术关键。
充分发挥数控车床的加工优点,使加工方案的制定合理,从而达到优质高效低成本的目的。
刀具设计论文高速切削论文:提高切削效率的途径

刀具设计论文高速切削论文:提高切削效率的途径摘要:文章介绍了提高切削效率的几种主要途径,主要有合理选择切削用量,选择性能好的刀具材料,合理选择加工路线与加工方式等,为提高加工效率,降低制造成本提供了技术保障。
关键词:刀具设计;高速切削;切削效率;切削用量数控加工作为现代制造业先进生产力的代表,在机械、航空航天和模具等行业发挥着极为重要的作用。
而新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用与超高速切削紧密相关。
因此,如何提高加工效率,降低废品率成了众多企业共同探讨的问题。
一、提高切削效率的途径(一)合理选择切削用量研究证明,当切削速度提高10倍,进给速度提高20倍,远远超越传统的切削“禁区”后,切削机理发生了根本的变化。
其结果是:单位功率的金属切除率提高了30%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%,大幅度降低了留在工件上的切削热,切削振动几乎消失;切削加工发生了本质性的飞跃。
根据目前机床的情况来看,要充分发挥先进刀具的高速加工能力,需采用高速加工,增大单位时间材料被切除的体积。
(二)选择性能好的刀具材料在数控机床切削加工中,金属切削刀具的作用不亚于瓦特发明的蒸气机。
制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。
目前国内外性能好的刀具材料主要有:金属陶瓷、硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石(pcd)和立方氮化硼(cbn)刀具等。
它们各具特点,适应的工件材料和切削速度范围各不相同。
cbn适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等,如加工高硬钢件(50~67hrc)和冷硬铸铁时主要选用陶瓷刀具和cbn刀具,其中加工硬度60~65hrc以下的工件可用陶瓷刀具,而65hrc以上的工件则用cbn刀具进行切削;pcd适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等,加工铝合金件时,主要采用pcd和金刚石膜涂层刀具;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具;硬质合金涂层刀具(如涂层tin、tic、ticn、tiain等)虽然硬度较高,适于加工的工件范围广,但其抗氧化温度一般不高,所以切削速度的提高也受到限制,一般可在400~500m/min范围内加工钢铁件,而al2o3涂层的高温硬度高,在高速范围内加工时,其耐磨性较tic、tin涂层都好。
提高切削加工生产率的方式方法

在五金产品的生产过程中,切削是必不可少,它直接影响到产品出产速度,那么为提高切削加工生产率,提升产品生产速度,该怎么哪些方面来改进切削速度呢?一、采用组合式刀具使用组合式多功能刀具可以避免因换刀而增加停机时间,从而节省加工成本。
此外,许多数控机床的刀库往往刀位不够用,因此,采用组合式刀具有时是一种必须采取的措施。
二、采用金属去除率高的刀具应尽可能使用金属去除率高的刀具,这样不仅可以减少加工时间,节省加工成本,还能缩短交货周期。
三、采用更高的进给率用高强度工具钢制造钻头的钻体,并采用能承受大扭矩载荷的可换钻尖设计,可以有效提高钻削进给率。
由于碳化钨机械性能的限制,传统的整体硬质合金钻头无法传递较大的扭矩,因此不能采用较高的每转进给率。
这意味着制造商无法充分利用其机床的最大效能,只能以一种效率较低的方式进行加工。
此外,与可换钻尖式钻头相比,整体硬质合金钻头还有另一个弱点--钻头的径跳误差可能会造成硬质合金意外破损。
与钢制钻体不同,硬质合金钻体的抗弯曲变形能力较差,当TIR值略高于平均水平时,就有可能因脆性太大而折断。
四、采用更高的切削速度汽车制造业正越来越多地使用聚晶立方氮化硼刀具来加工铸铁和钢件,以及采用聚晶金刚石刀尖和类金刚石碳涂层刀具来加工铝合金。
这些超硬材料和涂层刀具可以采用比硬质合金刀具高得多的切削速度。
虽然这些刀具的价格比较昂贵,但由于能大幅提高切削速度和延长刀具寿命,因此可在较短的时间内收回全部投资,并大大降低每件加工成本。
五、增加铣刀的刀齿数量通过创新的刀具结构设计,尽可能增加铣刀的刀齿数量,可使切削加工生产率成倍提高。
铣刀外周的刀齿数量与进给率(每齿进给量)的提高存在正相关性。
增加刀齿数量将直接导致金属去除率的提高。
六、缩短换刀时间应尽可能采用更换刀片时无需从机床上卸下的刀具,或其结构设计可大大加工刀片更换速度的刀具。
此类刀具可以消除或最大限度地缩短停机时间,从而节省更多加工成本。
手工锯的切削效率与工作效率的提升方法

手工锯的切削效率与工作效率的提升方法手工锯是一种常见的木工工具,广泛应用于家居装修、木工加工等领域。
然而,由于人力操作和工具自身的限制,手工锯在切削效率和工作效率上存在一定的局限性。
本文将探讨手工锯切削效率和工作效率的提升方法,帮助木工工作者更高效地完成工作。
首先,提高切削效率是提升手工锯工作效率的关键。
切削效率取决于切削深度和切削速度。
以下是几个提升切削效率的方法:1. 使用锋利的锯齿。
定期对手工锯进行维护,保持锯齿的锋利度。
锋利的锯齿能够减少木材的阻力,提高切削效率。
同时,根据实际工作需要选择合适的锯齿粗细和形状,以获得更好的切削效果。
2. 控制切削角度。
切削角度对切削效率有直接影响。
在切削木材时,应尽量保持手工锯与木材垂直,以减少切削阻力,提高切削效率。
此外,切削过程中适度施加压力,帮助切削更顺畅。
3. 使用适当的润滑剂。
润滑剂能够降低切削时的摩擦力,提高手工锯的切削效率。
在切削较硬木材时,可以涂抹少量蜡或润滑油在切削部位,使切削过程更加顺畅。
其次,工作效率的提升除了切削效率外,还要考虑操作流程和节约时间的方法。
以下是几个提高工作效率的建议:1. 使用合适的锯床或支架。
锯床或支架能够固定木材并提供稳定的工作平台,使操作更加方便和高效。
在进行大批量的木材切割时,使用锯床或支架可以避免手持操作的疲劳,并保持切削的准确性和连贯性。
2. 划定合适的切削路径。
在开始切削之前,合理规划切削路径可以有效节约操作时间。
在进行复杂的切削工作时,可以使用标尺和标记工具绘制切削线,以确保切削的准确性和工作的高效性。
3. 避免不必要的重复动作。
在木材切割过程中,有时会出现不必要的重复动作,例如来回移动锯片,反复打磨等。
我们应该提前规划好动作的顺序,尽量避免不必要的重复,以节省时间和体力。
4. 团队合作与协作。
如果有条件,与他人合作进行木材切割工作,可以大大提高工作效率。
团队成员之间可以分工合作,互相配合完成不同的任务,充分利用各自的专长和技能,以提高整体工作效率。
提高机械加工质量和生产率的途径-精品文档

提高机械加工质量和生产率的途径随着科学技术的进步和社会发展,人们对各种产品质量和生产率都提出了更高的要求。
机械制造企业大多通过采用自动机床、组合机床、自动生产线以及数控技术,从而保证了产品质量,极大地提高生产率,降低了生产成本,改善了工人劳动条件,减轻劳动强度,同时加强了企业在市场的竞争力。
机械加工过程自动化,基本上实现了上述要求,但是,不够完善。
笔者结合近几年的工作实践,通过改善金属切削加工条件,提高产品加工质量和生产率,提出了几点想法,供读者参考。
一、改善工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定的条件下,材料被切削加工的难易程度。
具有一定的相对性,具体切削条件和加工要求不同,加工的难易程度不同。
讨论目的是,寻找改善材料切削加工性的途径。
(一)评定切削加工性的指标。
1.刀具在一定耐用度下的切削速度Vt。
Vt含义是刀具耐用度为T(单位min)时,某种材料所允许的最大切削速度。
Vt越高,材料切削加工性越好。
通常取T=60min,则Vt记作V60。
2.相对加工性Kr。
以切削正火状态45钢的V60作为甚准,写作(V60)j,其它材料V60与(V60)j相比,其比值Kr=V60/(V60)j称为相对加工性。
当Kr>1时,该材料的加工性比45钢好;Kr<1时,则难易切削。
常用材料的切削加工性分为8级,见表1。
(二)改善材料切削加工性的途径。
切削加工性对加工质量和生产率都有很大的影响,所以在保证零件使用性能前提下,尽可能选用切削加工性好的材料。
影响材料切削加工性的主要因素是物理、力学性能,化学成分及组织结构。
材料的强度和硬度高,则切削力大,切削温度高,刀具易磨损,故切削性能差;材料塑性好,不容易断屑,不容易获得好的表面质量,故切削性能差;材料导热性差,切削热不易传散,切削温度高,故切削加工性差。
二、合理选择切削液,可以改善金属切削加工条件在切削过程中,使用切削液可以带走大量切削热,降低切削区的温度,起到冷却作用;并渗透到刀具与工件、切屑的接触表面,形成润滑膜,减少摩擦,降低动力消耗;切削液还能清除粘附在机床、刀具、夹具上细小切屑或磨粒,避免划伤工件已加工表面和机床导轨;由于切削液中加入防锈剂,防止机床、刀具和工件受周围介质影响发生腐蚀,起到防锈作用。
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《金属工艺学》课件
11.4.1金属材料的切削加工性
生产上常用的评价指标如下几种: (1)一定刀具耐用度下的切削速度 其含义是当耐用度 为T(min)时,切削某种材料所允许的最大切削速度。 越高,材料的切削加工性越好。 ( 2 )相对加工性 以切削正火状态 45 钢的(通常取 T=60 min)作基准,而把其他各种材料的与其相比, 其比值称为相对加工性。 凡 >1的材料,其加工性比 45 钢好,反之较差。也反 映了不同材料对各种切削条件都适用。
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11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.2 已加工表面质量
(3)鳞刺 在较低的切削速度下切削塑性金属时,工件已加工表面 往往会出现鳞片状的毛刺,这就是鳞刺。鳞刺是已加工表面的严 重缺陷,它使工件表面粗糙度大大增加。 加工时,采用较大的刀具前角,减小切削厚度,增加切削速度,选 用润滑性能较好的切削液等均可有效地降低鳞刺的高度,或避免 鳞刺的生成。 (4)切削振动 切削过程中的振动会改变切削刃与工件的相对位置, 在工件已加工表面形成切削振纹,使表面粗糙度明显增大。产生 a.加工精度 切削振动的主要原因有:工艺系统刚性不足、机床回转部分的离 心力、断续切削时的冲击、工件加工余量不均匀及径向切削分力 较大等。 1.尺寸精度
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金属切削原理与刀具 Principle of Metal Cutting and Cutting Tools
第11.4章
关于提高切削加工质量与切 削效率的问题
《金属工艺学》课件
11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.1 金属材料的切削加工性 切削加工性(cutting behavior)是指材料 加工的难易程度。它主要取决于材料的力 学性能且与材料的热处理状态有关. 生产上常用的评价指标如下几种:
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11.4.1金属材料的切削加工性
3、表面残余应力 由于切削过程中表层金属的塑性变形和切削温度的作用,工 件经切削加工后,在已加工表面会产生残余应力。其主要原因是: 切削过程中刀具对工件的挤压而产生的弹塑性变形,热应力引起 的塑性变形和切削温度引起的相变所形成的体积变化等综合作用 的结果。工件表面残余应力分为残余拉应力和残余压应力。残余 拉应力容易使工件表面产生裂纹,降低工件的疲劳强度;残余压 应力可阻止表面裂纹的产生和发展,有利于提高工件的疲劳强度。 工件各部分的残余应力如果分布不均匀,就会使工件加工后产生 变形,从而影响工件的形状和尺寸精度。
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11.4.1 金属材料的切削加工性 3、改善工件材料切削加工性能的基本措施
1.调整材料的化学成分 除了金属材料中的含碳量外,材料中加入锰、铬、钼、硫、磷、铅 等元素时,都将不同程度地影响材料的硬度、强度、韧性等,进而 影响材料的切削加工性。 在材料中,如加入硫、铅、磷等元素组成易切削钢,即能改善材料 的切削加工性。 2. 进行适当的热处理 可以将硬度较高的高碳钢、工具钢等材料进行退火处理,以降低硬 度;低碳钢可以通过正火,降低材料的塑性,提高其硬度;中碳钢 通过调质,使材料硬度均匀。这些方法都可以达到改善材料切削加 工性的目的。 3. 选择良好的材料状态 低碳钢塑性大,加工性不好,但经过冷拔之后,塑性降低,加工性 好;锻件毛坯由于余量不均匀,且不可避免有硬皮,若改用热轧钢, 则加工性可得到改善。
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11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.2 已加工表面质量 1、表面粗糙度 影响已加工表面粗糙度的因素主要 有以下几个: (1)理论残留面积高度 由于刀具几何形状和切削 运动的原因,刀具不能将加工余量全部切除,残 存在工件已加工表面上的部分,称为残留面积。 减小进给量、主偏角和副偏角,增加刀尖圆弧半径 等,都可使残留面积高度减小,从而减少表面粗 糙度。 (2)积屑瘤 参见本章第三节。
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11.4.1金属材料的切削加工性
生产上常用的评价指标如下几种: (3)已加工表面质量 容易获得好的表面质量的材料其 切削加工性较好;反之较差。精加工时,常用此项指 标来衡量切削加工性好坏。 (4)切屑控制或断屑的难易 容易控制或易于断屑的材 料,其切削加工性好;反之较差。在自动机床或自动 线上加工时,常用此项指标来衡量。 (5)切削力的大小 在相同的切削条件下,凡切削力 小的材料,其切削加工性好;反之较差。在粗加工时, 当机床刚度或动力不足时,常用此项指标来衡量。
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11.4.1金属材料的切削加工性
2、表面加工硬化 切削加工时,由于刀具刃口不是绝对锋利,因此切削层内0 点以下的金属(如图11-12所示)并未与母体分离,成为已加工 表面的一部分。并受到刀具刃口圆弧的挤压而产生剧烈的塑性变 形。另外,刀具后面对已加工表面的挤压、摩擦,也引起局部塑 性变形。这些塑性变形导致已加工表面产生加工硬化现象。 加工硬化还常常伴随着细微的表面裂纹和残余应力,使表面粗糙度 值增加,疲劳强度下降。使下道工序切削困难。工件材料塑性越 好,加工硬化现象越严重。精加工时减少已加工表面的加工硬化 程度,有利于提高零件的抗疲劳强度和已加工表面的质量。 生产上常采用高速切削、施加切削液、保持刀刃的锋利等,以减少 已加工表面的加工硬化程度。
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11.4.1金属材料的切削加工性
影响材料切削加工性的主要因素及综合分析 :
(1)工件材料的性能 材料的强度和硬度高,则切削力 大、刀具易磨损,切削加工性差;材料塑性高,则不易断 屑,影响表面质量,切削加工性差;材料的热导性差,切 削热不易传散,切削温度高,故切削加工性差。 (2)工件材料的化学成分及组织结构 低碳钢塑性、韧 性高,高碳钢强度、硬度高,都对切削加工不利;中碳钢 的性能指标适中,有较好的切削加工性能;硫、铅等元素 能改善切削加工性,常用来制造易切削钢;含铝、硅、钛 等元素的钢,形成硬的金属化合物,加剧具磨损,切削性 能变差;锰、磷、氮等元素可改善低碳钢切削加工性能, 但使高碳钢、高合金钢切削性能变差;网状碳化物对刀具 磨损严重;粒状或球状碳化物对刀具磨损较小。