一、高速加工用什么加工中心 隨著加工技術(shù)的發(fā)展，高速加工已經(jīng)漸漸成為了加工行業(yè)的主流。高速加工可以簡(jiǎn)單的理解為刀具和工件兩者之間相對(duì)速度，比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有更高的加工效率,、加工精度,，降低溫度對(duì)工件的影響,。的加工中心行業(yè)中也有專門用于高速加工
中國(guó)機(jī)床消費(fèi)將持續(xù)增長(zhǎng),，有關(guān)人士預(yù)計(jì)2013年我國(guó)機(jī)床消費(fèi)將達(dá)到380億美元。中國(guó)機(jī)床入口量已位列全球第八位，歐洲成為中國(guó)機(jī)床入口的重要市場(chǎng),。預(yù)計(jì),，中國(guó)2013年機(jī)床消費(fèi)將增長(zhǎng)12%至380億美元,。目前歐洲市場(chǎng)占中國(guó)機(jī)床入口總額的24%市場(chǎng)規(guī)模約6億美元,。 我國(guó)雖然是機(jī)床消費(fèi)與制造大國(guó)，但是眾所周知,，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)只能滿足國(guó)內(nèi)低端機(jī)床的市場(chǎng)的需求,，在中高端產(chǎn)品線上就有心無力了,，而臺(tái)灣由于在機(jī)床業(yè)的發(fā)展過程中積累了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),，兩地聯(lián)手或推動(dòng)雙方產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)發(fā)展,?！ ?與臺(tái)灣機(jī)床業(yè)加強(qiáng)合作是抵御德國(guó)企業(yè)大規(guī)模入侵的辦法之一,。其中，臺(tái)灣機(jī)床企業(yè)與大陸市場(chǎng)淵源已久,，大陸市場(chǎng)在臺(tái)灣出口額排名中名列第三,，而臺(tái)灣的機(jī)床制造也以較大幅度逐年增長(zhǎng),，未來兩岸間的機(jī)床貿(mào)易趨勢(shì)向好發(fā)展的概率很大。與臺(tái)灣企業(yè)強(qiáng)化合作模式、強(qiáng)調(diào)技術(shù)往來對(duì)于提升大陸企業(yè)的制造能力有著較好的提升作用,。大陸企業(yè)應(yīng)注意把握機(jī)會(huì)、抓住機(jī)遇,，就技術(shù)的引進(jìn),、交換提出更多合作項(xiàng)目。 目前，全球高端機(jī)床市場(chǎng)皆由美、日,、德企業(yè)占領(lǐng),，我國(guó)市場(chǎng)也不例外,。國(guó)產(chǎn)機(jī)床主要集中在低端市場(chǎng)，雖然我國(guó)企業(yè)逐漸往中端市場(chǎng)靠攏,，但中端市場(chǎng)仍然以臺(tái)灣,、韓國(guó)制造為主。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,，中端市場(chǎng)是我國(guó)企業(yè)未來必須開拓的方向,，在中端市場(chǎng)獲得一席之地并穩(wěn)定擴(kuò)大市場(chǎng)份額對(duì)于我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí),，也是往高端市場(chǎng)進(jìn)發(fā)的路上不可避免的一關(guān),。 同時(shí)，國(guó)家宏觀調(diào)控的整體經(jīng)濟(jì)規(guī)劃下,，2014年中國(guó)市場(chǎng)對(duì)機(jī)床市場(chǎng)將增長(zhǎng)14.2%至3890億元人民幣,。這種強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭將鞏固中國(guó)目前作為世界******機(jī)床消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)的地位。機(jī)床在中國(guó)的主要市場(chǎng)有工業(yè)機(jī)械與設(shè)備,、交通運(yùn)輸設(shè)備,、初級(jí)金屬制品和電氣電子設(shè)備。其中,，由于工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域,，因而成為機(jī)床的******市場(chǎng)。由于中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展，交通運(yùn)輸設(shè)備制造在過去10年一直是機(jī)床的第二大市場(chǎng),。
長(zhǎng)度和速度等依賴于英制/公制變換的參數(shù),，在從MDI輸入時(shí)，制定輸入時(shí)的方式,；從外部I/O設(shè)備輸入時(shí),，根據(jù)數(shù)據(jù)前的I或者M(jìn)之類的關(guān)鍵字，制定是英制數(shù)據(jù)還是公制數(shù)據(jù),。改I,、M的關(guān)鍵字，在從外部I/O設(shè)備輸出參數(shù)時(shí),，也被添加后輸出,。 在公制方式下使用在英制方式下輸入的數(shù)據(jù)等時(shí)，在輸入時(shí)的方式或關(guān)鍵字不同的情形下,，CNC將在自動(dòng)地變換數(shù)據(jù)后使用,，所以不必根據(jù)方式的改變而改變數(shù)據(jù)。此外,，在參數(shù)顯示中,，也變換為符合顯示時(shí)方式的數(shù)據(jù)后予以顯示。但是,，從外部I/O設(shè)備輸出數(shù)據(jù)時(shí),，則根據(jù)原來的關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)予以輸出。
1. 刀具軌跡編輯 對(duì)于復(fù)雜曲面零件的精工加工來說,，刀具軌跡計(jì)算完成之后,，一般需要對(duì)刀具軌跡進(jìn)行定的編輯與修改。這是因?yàn)椋菏紫葘?duì)于恨多復(fù)雜曲面零件及模具來說,，為了生成刀具軌跡,，往往需要對(duì)待加工表面及其約束面進(jìn)行一定的延伸，并構(gòu)造一些輔助曲面,，這時(shí)生成的刀具軌跡一般都超出加工表面的范圍,，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉艉途庉嫞黄浯?，曲面造型所用的原始?shù)據(jù)在很多情況下使生成的曲面并不是很光順,，這時(shí)生成得到的軌跡可能在某些刀位點(diǎn)處有異常現(xiàn)象,，比如突然出現(xiàn)一個(gè)尖點(diǎn)或不連續(xù)等現(xiàn)象,，需要對(duì)個(gè)別刀位點(diǎn)進(jìn)行修改；再次,，在刀具軌跡計(jì)算中,，采用的走刀方式經(jīng)刀位驗(yàn)證或?qū)嶋H加工檢驗(yàn)不合理，需要改變走刀方式或走刀方向。一般來說,，刀具軌跡編輯系統(tǒng)允許用戶通過圖形窗口顯示和其他對(duì)話窗口對(duì)已生成的刀具軌跡進(jìn)行修正或修改,，同事將修改的刀具軌跡顯示出來。刀具軌跡編輯功能有如下十幾種：刀具軌跡的快速圖形顯示,、刀具軌跡文本顯示和修改,、刀具軌跡的刪除、刀具軌跡的拷貝,、刀具軌跡的粘貼,、刀具軌跡的插入、刀具軌跡的恢復(fù),、刀具軌跡的移動(dòng),、刀具軌跡的延伸、刀具軌跡的修剪,、刀具軌跡的轉(zhuǎn)置,、刀具軌跡的反響、刀具鬼記的幾何變換,、刀具軌跡上刀位點(diǎn)的勻化,、刀具軌跡的編排、刀具軌跡的加載與存儲(chǔ),、刀具軌跡編輯系統(tǒng)等,。2. 刀具軌跡驗(yàn)證利用及計(jì)算機(jī)圖形顯示器把加工過程中的零件模型,、刀具軌跡,、刀具外形一起顯示出來用這種方法來模擬零件的加工過程，檢查刀具軌跡計(jì)算是否合理,、加工過程中是否發(fā)生過切,，所選用的刀具、走刀線路,、進(jìn)退刀方式是否合理,、刀具與約束面是否發(fā)生干涉碰撞。這種方法統(tǒng)稱為刀具軌跡驗(yàn)證,。 刀具軌跡驗(yàn)證的方法很多,，最簡(jiǎn)單最常用的方法是刀具軌跡的顯示驗(yàn)證，即將刀位數(shù)據(jù)（包括刀心坐標(biāo)與刀軸的矢量）的線框圖顯示出來,，判斷刀具軌跡是否連續(xù),，檢查刀位計(jì)算是否正確；其次是將刀位數(shù)據(jù)連同被加工表面的線框圖一起顯示出來,，來判斷刀具軌跡的正確性,，走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理。比較復(fù)雜的方式是采用各種截面圖一起顯示在屏幕上,，這樣便可以很直觀地判斷所選擇的刀具是否合理,，檢查刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞。
加工中心所用刀具按其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和鑲齒式,。整體式刀具的刀刃和刀體是一體的,，刀具磨損后需要重新刃磨；而鑲齒式刀具一般采用硬質(zhì)合金刀片,，通過一定的方式固定在刀體上,，磨損后只需更換刀片即可，不僅節(jié)約刀具的材料,，而且能夠避免繁瑣的磨刀工作,，提高了加工效率。加工中心用主要刀具的種類按工藝用途可分為銑削類,、鏜削類,、鉆削類等幾大類。 一,、 加工中心可進(jìn)行各種曲面的銑削,，銑刀的種類繁多，功能也不盡相同,。如面銑刀（盤銑刀）適合于銑削大面積的平面,；圓柱銑刀、立銑刀既適合于平面加工,，也可以加工輪廓面,，即他除外用其端刃銑削外，還可以用其側(cè)刃銑削,；曲面加工用銑刀,，如球刀，適用于加工空間曲面零件,，有時(shí)也用于平面類零件中較大的轉(zhuǎn)接凹圓弧的補(bǔ)加工,。部分銑刀的形狀及使用范圍。除面銑刀外,，加工中心用銑刀一般包括如下幾類,。 1、立銑刀 它主要用于加工平面凹槽,、臺(tái)階表面,。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=φ2-71mm的立銑刀做成直柄或削平型直柄,；直徑d=φ25-80mm做成7:24錐柄,；直接d=φ40-160mm做成套式銑刀,。立銑刀圓柱面上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃沒有通過中心,，是副切削刃,，工作時(shí)不宜作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2,、圓柱形銑刀它用于加工平面和輪廓面,，分為粗齒和細(xì)齒兩種。其直徑d=φ50mm,、φ63mm,、φ80mm\φ100mm。粗齒圓柱形銑刀具有齒數(shù)少,、刀齒強(qiáng)度高,、容屑空間大、重磨次數(shù)多等特點(diǎn),，適用于粗加工,，細(xì)齒圓柱形銑刀齒數(shù)多，工作平穩(wěn),，適用于精加工,。 3、鼓形銑刀鼓形銑刀主要用于對(duì)變斜角面的近似加工,。 4,、鍵槽銑刀它主要用于加工圓頭封閉鍵槽。它有兩個(gè)刀齒,，圓柱面和端面上都有切削刀,，端面切削刃延至中心，工作時(shí)既能沿軸線作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,，直柄鍵槽銑刀直徑d=φ2-22mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=φ14-50mm,，鍵槽銑刀直徑的精度等級(jí)有e8和d8兩種，通常分別兩種加工H9和N9鍵槽,。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生磨損,。重磨時(shí)只需刃磨端面切削刃，銑刀直徑不變,。 5,、模具銑刀用于加工模具型腔或凸膜成形表面，在模具制造中廣泛應(yīng)用,。它是由立銑刀演變而成,，主要分為圓錐形立銑刀（直徑d=φ6-20mm,，半錐角α/2=3°、5°,、7°或10°）,、圓柱形球頭立銑刀（直接d=°4-63mm）和圓錐形球頭立銑刀（直接d=°6-20mm,半錐角α/2=3°、5°,、7°10°）,。硬質(zhì)合金模具銑刀可取代金剛石銼刀和磨頭來加工淬火后硬度小于金剛石銼刀和磨頭來加工淬火后硬度小于65HRC的各種模具，它的切削效率可提高幾十倍,。 6,、專用成型銑刀專用成型銑刀一般都是為特定的弓箭或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀（如角度面,、凹槽面等）,，適用于特定形狀孔、槽或臺(tái)的加工,。
1,、確定零件在機(jī)床工作臺(tái)上的******位置 在臥式加工中心上加工零件時(shí)，工作臺(tái)要帶著工件旋轉(zhuǎn),，進(jìn)行多工位加工,，就要考慮零件（包括夾具）在機(jī)床工作臺(tái)上的******位置，該位置是在技術(shù)準(zhǔn)備過程中根據(jù)機(jī)床行程,，考慮各種干涉情況,，優(yōu)化匹配各部位刀具長(zhǎng)度而確定的。如果考慮不周,，將會(huì)造成機(jī)床超程,，需要更換刀具，重新試切,，形象加工精度和加工效率,，也增大了出現(xiàn)廢品的可能性。 加工中心具有自動(dòng)換刀功能決定了其******的弱點(diǎn)是刀具懸臂式加工,，在加工過程中不能設(shè)置鏜模,、支架等。因此,，在進(jìn)行多工位零件的加工時(shí),，應(yīng)綜合計(jì)算各部位的加工表面到機(jī)床主軸端面的巨力以選擇******的刀具長(zhǎng)度，提高工藝系統(tǒng)的剛性,，從而保證加工精度,。 2、工件裝夾方案的確定 工件的夾緊方案應(yīng)注意下列三點(diǎn),。（1） 力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn),、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一,，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和精工編程中的計(jì)算工作量。（2） 設(shè)法減少裝夾次數(shù),，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面,，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度,，充分發(fā)揮加工中心的效率,。（3） 避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)人工調(diào)整方案,，以免占機(jī)時(shí)間太多,，影響加工效率。（4） 在單件生產(chǎn)時(shí)或產(chǎn)品研制時(shí),，應(yīng)廣泛采用通用夾具,、組合夾具和可調(diào)整夾具，只有在通用夾具,、組合夾具和可調(diào)整夾具無法解決工件裝夾時(shí)才考慮采用其他夾具,。（5） 小批量生產(chǎn)時(shí)可考慮采用簡(jiǎn)單的專用夾具（6） 采用成組工藝時(shí)應(yīng)使用成組夾具。
泵蓋零件加工中心加工工藝圖5-1所示的泵蓋零件,，材料為HT200,毛坯尺寸（長(zhǎng)X寬X高）為170mm X 110mmX30mm,小批量生產(chǎn),，下面分析其加工中心加工工藝。A一AB圖5-1泵蓋零件1.零件工藝分析該零件主要由平面,、外輪廓以及孔系組成,。其中衫2H7和2Xji6H8三個(gè)內(nèi)孔的表面粗 糙度要求為iU. 6pm;多12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求為艮0.8Mm;衫2H7內(nèi)孔表面對(duì)A面 垂直度要求為0.02，上表面對(duì)A面平行度要求為0.02,。該零件材料為鑄鐵,，切削加工性能 較好。根據(jù)上述分析,，衫2H7孔,、2X舛H8孔與封2H7孔的粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行,，以保 170 證表面粗糙度要求,。同時(shí)以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足032H7內(nèi)孔表面的垂直度 要求,。2.選擇加工方法上,、下表面及臺(tái)階面的粗糙度要求為K,3. 2pm,可選擇“粗銑一精銑”方案?？准庸し椒ǖ倪x擇?？准庸で?，為便于鉆頭引正,，先用中心鉆加工中心孔，然后再 鉆孔,。對(duì)于精度較高,、粗糙度艮值較小的表面，要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行,。該零件孔系加 工方案確定如下,。婦2H7孔，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鏜一半精鏜一精鏜”方案,。糾2H7孔,，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鉸一精鉸”方案。6Xjl7孔,，表面粗糙度為無尺寸公差要求,，選擇“鉆一鉸”方案。2Xi56H8孔,，表面粗糙度為i?,l. 6(^11,選擇“鉆一鉸”方案,。08和6X糾0孔，表面粗糙度為無尺寸公差要求,，選擇“鉆孔一鍶孔”方案,。2XM16-7H螺紋孔，采用先鉆底孔,，后攻螺紋的加工方法,。表S-1泵差零件精工加工工序卡片確定裝夾方案該零件毛坯的外形比較規(guī)則，因此在加工上下表面,、臺(tái)階面及孔系時(shí),，選用平口虎鉗夾緊; 在銑削外輪廓時(shí)，采用“一面兩孔”的定位方式,，即以底面A,、#32H7孔和對(duì)2H7孔定位。確定加工順序及走刀路線按照基面先行,、先面后孔,、先粗后精的原則確定加工順序，詳見表5-1泵蓋零件精工加 工工序卡片,。外輪廓加工采用順銑方式,，刀具沿切線方向切入與切出。刀具選擇零件上,、下表面采用端銑刀加工,，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直徑，使銑刀工作時(shí)有 合理的切人/切出角,；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個(gè)加工寬度,，以提髙加工精度和效率,， 并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。臺(tái)階面及其輪廓采用立銑刀加工,，銑刀半徑i?受輪廓最小曲率半徑限 制,，i? = 6mm?？准庸じ鞴げ降牡毒咧睆礁鶕?jù)加工余量和孔徑確定,。該零件加工所選刀具詳見表5-2泵蓋零件精工加工刀具卡片》切削用量選擇該零件材料切削性能較好，銑削平面,、臺(tái)階面及輪麻時(shí),，留0.5mm精加工余量；孔加 工精鏜余量留0.2mm,、精鉸余量留0.1mm,。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時(shí)，先查切削用童手冊(cè),，確定切削速度與每齒進(jìn)給量,，然后按 式％ = 7^71/1000、式切=似/,計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度（計(jì)算過程從略）?擬定精工加工工序卡片為更好地指導(dǎo)編程和加工操作,，把該零件的加工順序,、所用刀具和切削用量等參數(shù)編人 表5-1所示的泵蓋零件精工加工工序卡片中。
一,、刀柄及選擇加工中心上使用的刀具由刃具部分和連接刀柄兩部分組成,。刃具部分包括銑刀、鉆頭,、鏜刀,、鉸刀等。加工中心有自動(dòng)換刀裝置,，連接刀柄時(shí)要滿足機(jī)床主軸自動(dòng)松開和拉緊定 位,、準(zhǔn)確安裝各種切削刃具及適應(yīng)機(jī)械手的夾持和搬運(yùn)、儲(chǔ)存和識(shí)別刀庫中各種刀具的要求,。加工中心刀柄已系列化,、標(biāo)準(zhǔn)化，采用ISO 7388/1 (GB/T 10944—1989)《自動(dòng)換刀機(jī)10床用7 : 24圓錐工具柄部40,、45,、50號(hào)圓錐柄》標(biāo)準(zhǔn)。固定在刀柄尾部且與主軸內(nèi)拉緊機(jī) 構(gòu)相適應(yīng)的拉釘也標(biāo)準(zhǔn)化,，采用ISO 7388/2 (GB/T 10945—1989)《自動(dòng)換刀機(jī)床用7 > 24 圓錐工具柄部40,、45、50號(hào)圓錐柄用拉釘》標(biāo)準(zhǔn)。圖1-4為各種形式的加工中心刀柄及相 應(yīng)的彈性套,、拉釘,、裝卸扳手等?，F(xiàn)僅就選用加工中心刀柄時(shí)的注意事項(xiàng)做一敘述,。 根據(jù)機(jī)床上典型零件的加工工藝來選擇刀柄加工中心上使用的鉆、擴(kuò),、鉸,、鏜孔及銑削、攻螺紋等各種用途的刀柄,，其規(guī)格數(shù)將達(dá)數(shù)百種之多,。具體到某一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床上，用戶只能根據(jù)要在這臺(tái)機(jī)床上加工的典型零件加工工 藝來選取,。這樣選擇的結(jié)果既能滿足加工需要,，也不至于造成積壓，是最經(jīng)濟(jì),、最有效的方法,。 刀柄配置數(shù)量刀柄配置數(shù)量與機(jī)床所要加工的零件品種、規(guī)格及數(shù)量有關(guān),，也與復(fù)雜程度,、機(jī)床的負(fù)荷有關(guān)。一般是所需刀柄數(shù)量的2?3倍,。這是因?yàn)橐紤]到機(jī)床工作的同時(shí),，還有一定數(shù) 量的刀柄正在預(yù)調(diào)或刀具修磨。只有當(dāng)機(jī)床負(fù)荷不足時(shí),，才取2倍或不足2倍,。 刀柄的柄部型式是否正確為了便于換刀，鏜銑類加工中心及加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7 : 24錐度,，但 是刀柄與機(jī)床相配的柄部（除錐角以外的部分）并沒有完全統(tǒng)一,。盡管已經(jīng)有了相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS07388，可在有些國(guó)家并未得到貫徹,，如有的柄部在7 : 24錐度的小端帶有圓柱頭,，而 另一些就沒有。對(duì)于自動(dòng)換刀機(jī)床用工具柄部,，要切實(shí)弄清楚選用的機(jī)床應(yīng)配用符合哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工具柄部,。要求使選擇的刀柄要與機(jī)床主軸孔的規(guī)格相一致。刀柄抓拿部位要 能適應(yīng)機(jī)械手的形態(tài)位置要求,，拉釘?shù)男螤?、尺寸要與主軸的拉緊機(jī)構(gòu)相匹配。 選用模塊式刀柄和復(fù)合刀柄要綜合考慮采用模塊式刀柄必須配一個(gè)柄部、一個(gè)接桿和一個(gè)鏜刀頭部,。當(dāng)?shù)稁烊萘看?、更換刀具頻繁，可考慮使用模塊式刀柄,，若長(zhǎng)期反復(fù)使用,，不需要反復(fù)拼裝，則可使用普通刀柄,。對(duì) 于加工批量大又反復(fù)生產(chǎn)的典型零件,，為了減少加工時(shí)間和換刀次數(shù)，可以考慮采用專門設(shè)計(jì)的復(fù)合刀柄,。盡管S合刀柄價(jià)格要貴,，但采用一把復(fù)合刀柄后，可大大節(jié)省工時(shí),。而且一 般加工中心的主電機(jī)功率較大,，機(jī)床剛度較好，能夠承受較大切削力,。采用多刀多刃強(qiáng)力切削,，可以充分發(fā)揮機(jī)床的性能，提高生產(chǎn)率,，縮短生產(chǎn)周期,。在設(shè)計(jì)專用的復(fù)合刀柄時(shí)，應(yīng) 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的刀具模塊,，這樣能有效地減少設(shè)計(jì)與加工的工作量,。 高速切削用刀柄和高速夾頭 高速切削用的刀具，無論從加工精度,，還是操作安全方面考慮,，對(duì)它的裝夾技術(shù)都有很高的要求。彈簧夾頭,、螺釘?shù)葌鹘y(tǒng)的刀具裝夾方式已經(jīng)不能滿足高速加工的需要,。刀柄和刀具夾頭是高速刀具技術(shù)的重要部分。目前高速加工機(jī)床上所采用的HSK刀柄是一種新型的 高速錐型刀柄,，由德國(guó)阿亨工業(yè)大學(xué)機(jī)床研究所研究開發(fā),。HSK刀柄和普通刀柄的外形結(jié) 構(gòu)見圖1-5，它改進(jìn)常規(guī)刀柄7 > 24錐度的缺陷,，其接口采用錐面和端面兩面同時(shí)定位的方 式,，完全消除了軸向定位誤差。刀柄為空心,，有利于換刀輕型化和髙速化,，是髙速加工中心 普遍采用的刀柄,。除高速刀柄外，高速夾頭的合理使用也非常重要,。目前用得較多的是世界著名公司德國(guó)雄克（SCHUNK)生產(chǎn)的適應(yīng)于高速切削的具有夾緊精度髙,、傳遞轉(zhuǎn)矩大、 結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好,、外形尺寸小等特點(diǎn)的三棱變形靜壓夾頭,。另外，熱裝夾頭,、高精度彈簧夾頭 等也是應(yīng)用較廣泛的高速夾頭,。 HSK刀柄HSK雙面定位型空心刀柄是一種典型的1 | 10短誰面刀具系統(tǒng)。HSK 刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）共同實(shí)現(xiàn)與主軸的剛性連接,。由錐面實(shí)現(xiàn)刀具與主 軸的同軸度，錐柄的錐度為1=10,，如圖1-6所示,。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下。 采用錐面,、端面過定位的結(jié)合形式,，可以有效地提高結(jié)合剛度。 因錐部長(zhǎng)度短和采用空心結(jié)構(gòu)后質(zhì)量較輕,，所以自動(dòng)換刀動(dòng)作快,，縮短移動(dòng)時(shí)間，加快刀具移動(dòng)速度,，有利于實(shí)現(xiàn)ATC的高速化,。采用1 : 10的錐度，與7 : 24錐度相比錐部較短,，楔形效果好,，可以有較強(qiáng)的抗扭 能力，且能抑制因振動(dòng)產(chǎn)生的微童位移,。 具有較高的重復(fù)安裝精度,。 刀柄與主軸間由擴(kuò)張爪緊鎖，轉(zhuǎn)速越髙,，擴(kuò)張爪的離心力越大,，緊鎖力越大，所以這種刀柄具有良好的高速性能,，即在高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力作用下,，刀柄能牢固緊鎖。(2)三棱變形靜壓夾頭三棱變形靜壓夾頭是利用夾頭本身的變形力來夾緊刀具,，其定位精度可 控制在3Mm以內(nèi),。圖1-7所示為三棱變形靜壓夾頭 工作原理,。 該夾頭的內(nèi)孔在自由狀態(tài)下為三棱形，三棱的內(nèi)切圓直徑小于要裝夾的刀柄直徑,，利用一 個(gè)液壓加力裝置,，對(duì)夾頭施加外力，使夾頭內(nèi)孔變?yōu)閳A孔,，孔徑略大于刀柄直徑,，此時(shí)插人刀柄，然后去掉所加的外力,，內(nèi)孔重新收縮成三棱形,，對(duì)刀柄實(shí)行三點(diǎn)夾緊。這種夾頭結(jié)構(gòu)緊湊,，對(duì)稱 性好,，精度高。與熱裝夾頭相比,，刀具裝卸簡(jiǎn)單,，且適用于不同膨脹系數(shù)的硬質(zhì)合金刀柄和高速鋼 刀柄。目前正逐漸應(yīng)用于高速加工中,。 g 1-7三棱變形靜壓夾頭工作原理,。
直線導(dǎo)軌機(jī)床用途本機(jī)床可用于航天航天航空、汽車零件,、機(jī)械加工,、精密加工與模具制造領(lǐng)域，適應(yīng)于中,、小型零件與有色金屬的高速度高精度的加工與鉆,、銑、攻,、鏜的自動(dòng)化加工,。主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)l 主要部件采用有限元分析進(jìn)行優(yōu)化，主要鑄鐵采用高強(qiáng)度鑄鐵金相組織穩(wěn)定,，經(jīng)過時(shí)效,、噴砂、回火等工藝確保機(jī)床 長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性l A字形跨式結(jié)構(gòu),，結(jié)構(gòu)為三維變徑優(yōu)化處理,，減輕了機(jī)床強(qiáng)力切削時(shí)的震動(dòng)。l 高速高剛性主軸單元結(jié)構(gòu)伺服主軸電機(jī),；X/Y/Z采用大扭矩伺服電機(jī),。l X/Y/Z采用臺(tái)灣高精度高強(qiáng)度滾珠絲杠配合日本NSK滾珠絲杠專用對(duì)子軸承與高精密進(jìn)口鎖緊螺母。l X/Y/Z三向?qū)к壊捎门_(tái)灣上銀直線導(dǎo)軌,，精度高,、速度快耐磨損,。l X/Y/Z采用高精度螺距補(bǔ)償，各傳動(dòng)軸均采用高精度激光鐳射進(jìn)行監(jiān)測(cè)優(yōu)化補(bǔ)償使各軸定位精確更加準(zhǔn)確,，更適合加工高精度的零件,。同時(shí)采用先進(jìn)的球桿儀優(yōu)化分析處理，保證機(jī)床在做圓,、曲面加工時(shí)的精度l 高效率雙泵自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)：導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用容積分配器搭配注油,，定時(shí)、定量供給直線導(dǎo)軌,、絲桿與軸承所需用油,，減少潤(rùn)滑油的浪費(fèi)，避免環(huán)境污染,。
1. 高速鋼 高速鋼大體上可分為W系和Mo系兩大系。其主要特征有：合金元素含量多結(jié)晶顆粒比其他工具鋼細(xì),，淬火溫度極高（1200℃）二淬透性極好,，可使刀具整體的硬度一致?；鼗饡r(shí)有明顯的二次硬化現(xiàn)象，甚至比淬火硬度更高且耐回火軟化性較高,，在600℃仍能保持較高的硬度,，較之其他工具剛耐磨性好，且比硬質(zhì)合金韌性高,，單壓延性較差,，熱加工困難，耐熱沖擊較弱,。因此高速鋼刀具仍是加工中心用刀具的選擇對(duì)象之一,。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較普遍的高速鋼刀具材料以WMo、WMoAL ,、WMoCo為主,，其中WMoAL是我國(guó)所特有的品種。2. 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是將鎢鈷類（WC）,，鎢鈦鈷類（WC-TiC）,，鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC-TiC-TaC）等硬質(zhì)碳化物以Co為結(jié)合劑燒結(jié)而成的物質(zhì)，在鐵系金屬,、非鐵金屬盒非金屬的切削中大顯身手,。安IS0標(biāo)準(zhǔn)，主要以硬質(zhì)合金的硬度,、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)為依據(jù),，將硬質(zhì)合金刀具材料為P,、M、K三大類,，大致如下,； （1） WC+Co：K類（國(guó)際YG類）； （2） WC+TiC+Co：P（國(guó)際YT類）,； （3） WC+TiC+ TaC +Co：M（國(guó)際YW類）,。 K類：適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料,。主要成分為碳化鎢和3%--10%的鈷,，有時(shí)還含有少量的碳化鉭等添加劑。 P類：適于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬,。主要成為為碳化鈦,、碳化鎢和鈷(或鎳)，有時(shí)還加入碳化鉭等添加劑,。 M類：適于加工長(zhǎng)切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬,。成分和性能介于K類和P類之間，可用來加工鋼和鑄鐵,。以上為一般切削工具所用硬質(zhì)合金的大致分類,。除此之外，還有超微粒子硬質(zhì)合金,，一般地可以認(rèn)為其從金屬K類,，但因其燒結(jié)性能上要求結(jié)合劑Co的含量較高，故高溫性能較差,，大多只適用于鉆,、鉸等低俗切削工具。 在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）中通常又分別在K,、P,、M三種代號(hào)之后附加01、05,、10,、20、30,、40,、50等數(shù)字進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)分。一般來講,，數(shù)字越小者,，硬度越高，但韌性越低,；而數(shù)字越大則韌性越高,，但硬度越低,。部分高速鋼、硬質(zhì)合金刀具材料的應(yīng)用范圍,。 普通高速鋼： W18Cr4V,，應(yīng)用范圍;用于制造麻花鉆、鉸刀,、絲錐,、銑刀、齒輪刀具,、拉刀等,。 W6M05Cr4V2，應(yīng)用范圍;用于制造要求塑性好的刀具（如軋制麻花鉆）及承受較大沖擊載荷的刀具,。高性能高速鋼： W2M09Cr4VC08和W12M03Cr4V3C05Si,，應(yīng)用范圍；用于制造加工難加工材料的各種刀具,，不宜用于沖擊載荷及工藝系統(tǒng)剛性不足的條件,。 W6M05Cr4V2AI，應(yīng)用范圍,；用于制造,，麻花鉆、絲錐,、鉸刀,、銑刀、車刀和刨刀等,，其用于加工鐵基高溫合金的麻花鉆時(shí)，效果顯著,，用于制造形狀復(fù)雜的刀具,。硬質(zhì)合金： YG3X，應(yīng)用范圍,；鑄鐵有色金屬及其合金的精加工,、半精加工，不能承受沖擊載荷,。 YG3,，應(yīng)用范圍；鑄鐵,、有色金屬及其合金的精加工,、半精加工、不能承受沖擊載荷,。 YG6X,，應(yīng)用范圍,；普通鑄鐵、冷硬鑄鐵,、高溫合金的精加工,、半精加工。 YG6,，應(yīng)用范圍,；鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工,。 YG8,，應(yīng)用范圍；鑄鐵,、有色金屬及其合金,、非金屬材料的粗加工，也可用于斷續(xù)切削,。 YG6A,，應(yīng)用范圍；冷硬鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工,，亦可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工的精加工,。 YT30,，應(yīng)用范圍；硬素鋼,、合金鋼的精加工,。 YT15，應(yīng)用范圍,；碳素鋼,、合金鋼在連續(xù)切削的粗加工、半精加工,，亦可用于連續(xù)切削時(shí)的精加工,。 YT14，應(yīng)用范圍,；同YT15,。 YT5，應(yīng)用范圍,；碳素鋼,、合金鋼的粗加工，可用于斷續(xù)切削。 YW1,，應(yīng)用范圍,；高溫合金、高錳鋼,、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料,、鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工的精加工,。 YW2,，應(yīng)用范圍；高溫合金,、不銹鋼,、高錳鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵,、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工,。3. 陶瓷 從20世紀(jì)30年代始人們就開始研究以陶瓷作為切削工具的材料了。陶瓷刀具基本上有兩大類組成：一類為氧化鋁類（白色陶瓷）,；另一類TiCt添加類（黑色陶瓷）,。另外還有在AL2O3中添加SiCW（晶須），ZrO2 (青色陶瓷)來增加韌性的,，以及以SI3N4為主體的陶瓷刀具,。 陶瓷材料具有高硬度、高溫強(qiáng)度好（約2000℃下亦不會(huì)熔融）的特性,，化學(xué)穩(wěn)定性亦很好,，但韌性很低。最近熱等靜壓技術(shù)的普及對(duì)改善陶瓷結(jié)晶的均勻細(xì)密性,、提高陶瓷的各向性能均衡乃至提高韌性都起到很大的作用,，作為切削工具用的陶瓷抗彎強(qiáng)度已經(jīng)提高到900MPa以上。一般來說,，陶瓷刀具相對(duì)硬質(zhì)合金和高速鋼來說仍是極脆的材料,，因此，多用于高速連續(xù)切削中,，例如鑄鐵的高速加工。另外,，陶瓷的熱導(dǎo)率相對(duì)于硬質(zhì)合金來說非常低,，是現(xiàn)有工具材料最低的一種，故在切削加工中容易積蓄加工熱,，且對(duì)于熱沖擊的變化較難承受,。所有，加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產(chǎn)生崩刃等損傷,，且切削溫度較高,。陶瓷刀具因其材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好,、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應(yīng)用,。4. 立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼是靠超高壓,、高溫技術(shù)人工合成的新型刀具材料，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似,，此種工具材料由美國(guó)CE公司研制開發(fā),。它的硬度略低于金剛石，單熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石,，并且與鐵族元素親和力小,，不易產(chǎn)生“積屑瘤”。CBN粒子硬度高達(dá)4500HV,，熱導(dǎo)率高,，在大氣中加熱至1300℃仍保持性能穩(wěn)定，且與鐵的反應(yīng)性很低,，是迄今為止能夠加工鐵族金屬最硬的刀具材料,。它的出現(xiàn)使無法進(jìn)行正常切削加工的淬火鋼、耐熱鋼的高速切削變?yōu)榭赡堋?. 聚晶金剛石（PCD） 1975年美國(guó)GE公司開發(fā)了用人造金剛石顆粒通過添加Co,、硬度合金,、NiCr、Si-SiC以及陶瓷結(jié)構(gòu)結(jié)合劑在高溫（1200℃以上）,、高壓下燒結(jié)成形的PCD刀具,，并得到了廣泛的應(yīng)用。金剛石刀具與鐵系金屬有極強(qiáng)的親和力,，切削過程中刀具中的碳元素極易發(fā)生擴(kuò)散二導(dǎo)致磨損,；但與其他材料的親和力很低，切削中不易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象,，切削刃口可以磨得非常鋒利,。所以它只適用于高效地加工有色金屬盒非金屬材料，能得到高精度,、高光亮的加工面,，金剛石在大氣中溫度超過600℃時(shí)將被碳化而失去本來面目，故金剛石刀具不宜用于可能會(huì)產(chǎn)生高溫的切削中,。 上述五類刀具材料,，從總體上分析，材料的硬度,、耐磨性以金剛石最高,，依次降低到高速鋼。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低,。