切削机构范文

切削机构范文（精选7篇）

切削机构 第1篇

果蔬设施栽培普遍存在连作障碍,造成减产甚至绝收,瓜科作物(黄瓜、西瓜和甜瓜等)相对于茄科作物受到的影响更为严重。蔬菜嫁接育苗既能保持接穗品种的优良性状,又能利用砧木的有利特性,达到早结果、增强抗寒性、抗旱性、抗病虫害的能力。目前,我国瓜科蔬菜普遍采用手工嫁接,不仅作业生产率低、作业质量难以保证,而且随着嫁接苗需求量不断增加和劳动力成本的提高,人工嫁接的劣势日渐明显。为此,研究作业速度快、嫁接成功率高的瓜科蔬菜嫁接机,对于适应规模化、工厂化的生产模式,加快我国设施园艺装备的开发进程有重大的现实意义。

砧木夹持切削机构是直接接触秧苗对象的重要执行部件,其设计是全自动嫁接机的重点和难点。本文针对瓜科蔬菜砧木秧苗的实际特点,介绍了瓜科全自动嫁接机砧木夹持切削机构的设计过程。

1 嫁接方法及作业技术要求

1.1 嫁接方法的选择

嫁接机作业方式与嫁接方法关系密切,嫁接方法随所用砧木不同而异。瓜科作物(接穗)的茎径较小,断面近似呈等四边形实体,而嫁接所用砧木普遍选用南瓜和瓠瓜,其茎秆断面呈椭圆形,且有空腔。嫁接时应避免接穗插入空腔,否则接穗的自生根会穿过砧木髓腔进入土壤,导致嫁接失败。嫁接一般采用靠接法、贴接法和插接法,靠接法和贴接法需夹子或套管等固定,工序复杂,而插接法适合大砧木小接穗的特点,且不需固定物。因此,本设计采用插接法进行嫁接作业。

1.2 嫁接作业的技术要求

全自动嫁接机可实现每次5株秧苗同时进行嫁接,砧木夹持切削机构要完成以下要求:

1)具备拢苗功能。保证砧木穴盘内单排砧木苗完全进入夹口。

2)夹持位置的要求。对砧木的茎进行夹持,准确的夹持位置为生长点以下且相切于茎节点处。

3)夹持稳定性要求。对砧木苗夹持的基本要求是夹持稳定,不滑落,不伤苗,保证夹口对幼苗持有合适的预紧力,确保接续打孔工作的成功完成。

4)砧木高度的要求。砧木采用先断根后回栽入新穴盘的断根育苗方式,经过处理的砧木苗高度应基本相同,以保证嫁接苗愈合后的长势一致。

5)夹口的适应性要求。由于不同品种的砧木平均茎粗有一定的差别,所以要求砧木夹夹口应具备可更换性,能随所用砧木的不同而相应进行更换。

2 总体方案

全自动嫁接机要求每作业循环同时嫁接5株秧苗,整体结构的设计要与之相对应。如图1所示。

砧木夹持切削机构主要由拢苗杆、压苗片、砧木夹、切刀夹、切刀和导苗板组成。

1.压苗片 2.拢苗杆 3.砧木夹 4.切刀夹 5.切刀 6.导苗板

夹持机切削机构工作流程,如图2所示。

首先,传送带将砧木苗盘输送到工作位置,拢苗杆依次完成向下、向前动作,将第一排的5株幼苗完全拢入夹口;然后砧木夹预夹紧,使夹口留有一定间隙,切刀夹完全闭合,延时0.5s后切刀第1次切削;待5株幼苗根部切断后,气缸驱动压苗片、砧木夹、切刀夹、切刀整体上移,到达上位时压苗片下压,将茎节高于砧木夹的幼苗压下,使5株幼苗生长点处于同一水平线上。此时,切刀进行第2次切削,将砧木根部切齐,使回栽后的嫁接苗高度一致,最后砧木夹彻底闭合,准备后续打孔作业。

3 关键部件设计

3.1 拢苗杆的结构设计

全自动嫁接机采用穴盘上苗,嫁接时按砧木穴盘的一排5株苗行进行嫁接。当秧苗输送至夹持机构的夹口处时,由于秧苗一排5株苗的生长状态各不相同,垂直度和高度各异,若直接进行秧苗夹持,就会将秧苗夹碎,直接导致嫁接失败。解决以上问题需要设计拢苗杆,以保证秧苗能顺利地输送到砧木夹夹口内,并与夹口内的限位杆配合发挥拢苗作用。

拢苗杆主要有拢苗板、推杆和支持架构成。拢苗板通过拢苗支架固定在输送机构上方,在拢苗板上开有与秧苗一一对应的豁口,豁口中心与秧苗夹口中心同轴。拢苗杆的上下、前后的动作由气缸驱动。推杆的位置设计在输送秧苗方向与夹持机构相对的一侧,横跨砧木输送带的正上方,在第1株和第2株砧木苗之间。砧木苗的株距是50mm,所以拢苗杆的初始位置设计为距砧木夹夹口25mm,根据拢苗效果和具体机构布置情况可相应调整距离。在秧苗输送到砧木夹夹口时,拢苗杆的动作为推杆先下移,然后前移拢苗,将秧苗送至夹口的限位杆处,这样便可安全进行夹持作业,避免秧苗被夹伤。

3.2 压苗片尺寸参数设计

压苗片的作用是使砧木苗生长点处于同一水平线上且保证了子叶的平整,便于后续的打孔和接穗对接,压苗效果的好坏直接影响嫁接的成功率。

压苗片采用厚度为0.5mm的钢板,在压苗片上加工有5个豁口,均匀分布,压苗片两端与气缸的活塞杆固定,可实现上升和下降运动。压苗片与砧木夹之间的预留有1mm的间隙,这样可防止将子叶压伤。

3.3 砧木夹结构设计及工作原理

全自动嫁接机砧木夹可实现每次5株苗的同步夹持,其对整盘苗的要求如下:①每个穴孔中均有1株苗,且苗的位置基本位于穴孔中心;②同一排苗的两片子叶的展开方向基本一致,且与前进方向垂直,相邻两株苗的子叶避免互相搭接。

砧木夹结构如图3所示。其包括砧木左排夹、砧木右排夹、驱动气缸、滑轨滑块、夹头等。其作业原理为驱动气缸分别带动砧木左排夹和砧木右排夹动作,实现了夹体的开闭。

砧木夹的结构采用“整体夹体、独立夹头”的组合方案。即进行如下设计:①针对单体夹在加工过程中易变形,单体夹与固定板的安装精度无法保证等问题,将5组砧木左夹和砧木右夹各设计为一个整体;②考虑到嫁接机应适应不同茎粗的砧木品种,所以设计了独立的夹头,操作人员可根据砧木的茎粗更换夹头完成嫁接作业。

1.砧木左排夹 2.砧木右排夹 3.驱动气缸 4.滑轨滑块 5.夹头

3.4 切削机构的设计

切削机构主要由切刀左、右排夹、切刀和导苗板组成,如图4所示。

1.切刀右排夹 2.切刀 3.切刀左排夹 4导苗板

砧木进行断根切削是在切刀夹闭合之后,采用不锈钢刀片在切刀夹下方3mm处进行断根。为了同时切削5株砧木苗,设计为一切刀固定板带动5把切刀同时动作完成砧木的断根切削。由于砧木苗存在个体差异,故砧木苗的高度存在一定偏差。为了提高了砧木苗高度的一致性,设计进行二次断根切削。即第1次是对砧木苗进行断根,使砧木苗脱离基质,是一个取苗的过程,第2次是在砧木苗调整后,对砧木苗进行等高修整。第1次切削结束后,压苗片将5株苗压平并进行第2次切削,保证秧苗的高度一致。

4 夹持作业试验

由于砧木夹持切削机构由多个部分组成,且砧木苗自身存在个体差异,所以各结构的设计和运动方式直接影响夹持的效果。为了保证砧木苗顺利进入夹口且未被夹伤,进行了夹持作业试验。

4.1 试验因素和水平的确定

影响夹持效果的因素很多,通过前期大量试验发现影响夹持效果的最为主要的是在夹持过程和下压过程,通过设计合适的压苗片豁口的大小,确定适当的压苗片下压速度以及在预夹紧时预留合适的夹口间隙,可以获得较好的夹持效果。所以本试验确定以下3个因素:①预夹口的距离;②压苗片豁口的宽度;③压苗片的下压速度。通过以上3个因素的试验,确定如何组合达到最佳方案。在试验之前,本台全自动嫁接机已进行过多次嫁接作业,预夹口距离比较合适的范围为4.30～4.8mm,预夹口的大小可以通过控制其汽缸行程来进行调节。因此初步确实预夹口的距离分别为4.8,4.5,4.3mm。目前,压苗片的开口的宽度12mm设为上限,更改宽则是可选用硬的透明塑料片,所以压苗片口的宽度可分为3个水平:12,11,10mm。压苗片下压速度在0.2～0.6m/s范围内,故3个水平分别为:0.60,0.40,0.20m/s。

4.2 试验方法

为了合理安排试验,减少试验次数并获得最佳试验结果,选用正交试验法。正交试验法具有试验结果重复性好、可靠性高、实用面宽、试验次数少、配置容易和分析简便等优点。选定试验为三因素三水平正交试验,试验步骤如下:

1)挑选相同苗龄的砧木标准苗,以一穴一株的形式,回栽到510的穴盘第1列;

2)将砧木穴盘放置在砧木输送带上,根据实验序列设定的前后位置的偏差,调节当前进给砧木苗距导苗槽的槽底的距离为50mm±偏差量;

3)按照设定的程序,通过proface触摸屏上的点动触发按钮,依次完成砧木进苗、砧木拢苗、砧木夹持、砧木断根作业;

4)用摄像机拍摄以上全部过程,最后回放、记录和分析计算下压的时间和速度;

5)利用贴好标签的钢板直尺比照夹持压紧的竖直位置和水平位置并进行拍照,以此获取图像,然后经过Scion image软件进行处理,获得夹持压苗后的水平偏差和竖直偏差;

6)重复进行上述试验,得出试验结果。

4.3 试验结果

对试验结果进行极差分析表明:在本试验设定的水平上,压苗片豁口宽度的大小对位置偏差的影响最显著,下压速度次之,预夹口距离D的影响最小。

通过方差分析,表明压苗片豁口的影响最显著,其它相对并不显著。

通过实验可知,3个因素在不同水平对压苗效果的影响,确定了预夹口的距离为4.5mm,压苗片的豁口宽度12mm,在中等速度0.40 m/s进行下压能够达到最佳的夹持效果。

5 结论

1)通过进行砧木的二次切削,实现了砧木苗的一致性处理,为后期愈合和炼苗提供了条件。

2)采用“整体夹体、独立夹头”设计方案,使全自动嫁接机能够适应不同品种的砧木苗,解决了嫁接机的局限性。

摘要：传统蔬菜嫁接采用人工嫁接,生产率低、作业质量难以保证,为了解决此问题,设计了一次作业循环可同时嫁接5株秧苗的全自动嫁接机。该机的砧木夹持切削机构是直接接触秧苗的重要执行部件,其设计是研究的重点和难点。为此,介绍了砧木苗夹持切削机构的总体结构和工艺流程,以及关键部件的构成及工作原理,该机构可实现砧木苗夹持、两次断根处理的自动化作业。

关键词：嫁接机,砧木苗,嫁接方法

参考文献

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切削加工以及切削颤振简述 第2篇

1 切削加工概述

1.1 切削加工概念

在机械产品加工生产过程中, 按照产品生产规格、质量、工艺等要求, 技术人员需要利用合适的切削工具对选取材料进行切割塑形, 这一加工生产程序被称作为切削加工。

1.2 切削加工的要素

满足切削加工的要拥有生产的三个重要因素, 切屑刀具、切削运动和切削角度。简单的说, 刀具就是进行机械生产加工的重要切割工具;刀具与被切割材料的相对运动, 就是切削运动;刀具自身固有、安装以及切割金属时所参照的切割偏角数据, 也就是切削角度。由于刀具是直接接触产品表面的生产工具, 产品的表面微观粗糙程度, 大小精确程度和外形都主要取决于刀具, 所以刀具自身材料的硬度、柔韧度、抗腐蚀能力以及生产加工质量工艺等一系列的问题都会对切削加工机床的生产速度、产品质量、以及机床的使用寿命造成不可忽视的影响, 进而影响到机械生产加工行业的技术整体水平, 还会涉及到生产厂家的刀具生产信誉和使用刀具造成的经济损失。切削加工过程中, 刀具对产品会产生一定的作用力, 根据物体受力原理, 会有相应的反作用力的产生, 力的相互作用会给刀具带来一定的损耗, 造成刀具固有角度的几何参数发生改变, 从而对被加工产品产生影响。相关数据统计显示, 越来越多的机械生产加工厂商开始注意到切削加工设备质量的重要性, 拥有切削能力强、切削精度高、耐用可靠的切削刀具是机械产品生产质量的保障, 也是企业革新的大势所趋, 长久发展的生存之道。

1.3 切削加工的方法

常见的切削加工方法有很多, 其中主要包括车削、磨削、锉削、刮削、镗削、铣削、刨削等等。虽然切削形式不尽相同, 不过在很大程度上这些方法却遵循着相同的切削生产规律, 演绎着相似的切削生产现象, 而如此这些也是相关科研技术人员不断的探索研究切削加工方法的基本理论与依据。面对着国际市场对机械加工产品品质水准的提高, 加工使用的材料切割难度加大, 除了要选用适合的切割刀具以外, 还可以采用不同的新式的切削加工办法, 比如说针对一些导体材料, 我们可以采取通电加热切削;加工钛合金、耐磨铸铁等材料时可以使用降低切削区域温度的方法;绝缘切削、利用稀有气体做保护气切削、超高速切削等许多新式的切削办法。虽然切削加工的方法多种多样, 其实无外乎根据被切割材料特有物理以及化学性质以及切割刀具的性能采用经济适用、可实施性较强的切削加工方法。

2 切削颤振产生与危害

切削颤振也称自激振动, 它是切削过程中工件和刀具之间自发产生的振动现象, 它的出现将会带来表面质量的下降、刀具的损伤以及噪声的产生, 限制生产率的提高, 严重时甚至使加工过程无法进行。为了消除或抑制切削颤振给工业生产带来的危害, 多年来, 国内外许多学者在颤振的形成机理、影响因素以及颤振的预报与控制等方面做了大量的研究工作, 并且也取得了丰硕的研究成果。

伴随着切削颤振而来的是噪音污染, 并且大大的超出了国家规定标准, 长时间在这种环境中工作的技术人员会产生一定的听觉疲劳, 心血管系统疾病, 工作效率也会随之下降, 严重影响身体健康以及正常的工作生活。同时, 切削颤振还会造成机械设备的耗损, 缩短机械设备的使用寿命, 不够精准的加工生产设备当然不能制造出高精度、高质量的机械产品。众多的连环反应就造成了不可避免的加工生产误差, 严重的还会影响正常的生产加工, 造成不必要的经济损失。在机床上面发生的自激振动类型较多, 例如回转主轴系统的扭转或者弯曲自激振动;机床床身、立柱、横梁等支撑件的弯曲或扭摆自激振动;切屑形成的周期性引起的颤振和整台机床的摇晃。此外还有机床工作台等移动部件在低速运行时所发生的张弛摩擦自激振动等等。通常把金属切削过程中表现在刀具与工件间强烈的相对振动的这种自激振动称为“颤振”。切削过程中形成不连续切削的周期与工件、刀架或者机床的传动机构中的任一部分振动的固有周期相同, 是产生颤振的主要原因之一。

切削颤振由切削过程中所产生的动态周期性力激发而引起, 并能维持其振动不衰减。机械加工中的颤振是影响机械产品加工质量和机床切削效率的关键技术问题之一。切削颤振叠加在剥离多余金属必须的工作运动如切削、进给及切入运动上, 并影响刀具乃至机床的使用寿命。为减小颤振所带来的不良影响, 加工中被迫临时改变切削用量, 如降低切削深度等。而这却妨碍充分利用机床额定功率, 导致加工工时, 即制造成本上升, 延误工期。颤振问题在投资庞大的现代化数控机床上尤为值得关注, 因为这类机床的经济性建立在其时间和功效方面的高度利用。

3 切削颤振理论与减小切削颤振的措施

3.1 切削颤振理论

3.1.1 再生颤振理论

目前, 对切削颤振形成的物理原因, 主要依据三种理论进行解释:再生颤振是由于上一次切削所形成的振纹与本次切削的振动位移之间的相位差异导致刀具切削厚度的不同而引起的颤振。

3.1.2 振型耦合理论

在某些完全不存在再生颤振条件的切削状态下, 如在切削螺纹时, 后一转的切削表面与前一转的切削表面完全没有重叠, 但也经常发生颤振。由于这时刀尖与工作面的相对轨迹是一个近似椭圆, 颤振同时产生在两个方向。人们由此得出结论:当振动系统在两个方向上的刚度相接近时, 两个固有振型相耦合, 因而引起颤振, 进而提出在设计机床时应考虑如何配备机床各部件在不同方向的刚度。

3.2 减小切削颤振的措施

将主轴转速、进给量、切削宽度以及刀具角度等切削参数适当调整, 即可抑制颤振的发生。其中最为突出的是改变主轴转速的变速切削, 对颤振的抑制效果显著。因为机床整体结构的复杂性, 控制颤振的理想手段应该可以从其局部部件着手, 包括对机床床身、立柱等基础部件的改进, 以提高机床的抗振性能;也可以对机床的刀具结构进行必要的改进。新型切断刀的设计思想是建立在增大阻尼的基础之上, 利用颤振理论结合刀具结构设计, 解决切削加工中的颤振问题。

4 切削颤振科学研究的意义

理论上讲, 通过一代又一代科研人员的辛勤努力, 我们可以更加的明晰切削颤振的产生的原因, 针对不同的原因可以构思不同的颤振控制理论, 为生产实践提供理论依据;从实际的加工生产来说, 合理的完整的科研理论指导, 可以给切削加工工艺带来不断的革新, 是不可避免的机械颤振可以变小甚至有一天可以实现无颤振的美梦, 也能够为机械操作人员提供良好的工作环境, 同时不至于造成切削工具的损坏, 既节约了能源又提高了加工生产效率和经济利益。

5 结束语

社会主义市场经济的快步发展, 人们竞争意识的增强, 深入细致的了解切削加工过程中产生的刀具、切削颤振系列问题的本质特性, 通过不断的科学探究实践, 形成完整的科学理论体系, 使机械制造行业拥有更加光明的发展前景。

摘要：切削加工作为机械制造行业的传统生产加工工艺, 是机械制造的流程中完成零件制作这一中心环节的重要生产技术, 文章介绍了切削加工的基本方法, 切削加工使用的刀具以及切削过程中产生的切削颤振和相应的控制方法。

切削机构 第3篇

1 切削加工的重要作用与刀具

采矿机械制造的核心是零件的制作。制造采矿机械零件的方法大致可分为成形制造和加工制造, 成形制造包括铸造、锻造、焊接等工艺, 一般用于毛坯的制造。近年来开发的精确成形或称净成形工艺, 如精铸、精锻等也可用于半成品和成品的制造。快速原型制造用于模型的制造, 与其它技术相结合, 也可用于制造金属零件。加工制造包括切削、磨削等常规工艺, 也包括激光束加工、电子束加工、电化学加工等特种工艺。在所有这些方法中, 切削加工至今仍然是并且在可以预见的将来仍将是零件制作的最基本的工艺技术之一。

刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏。直接影响到整个采矿机械制造业的生产技术水平和经济效益。金属切削加工是用刀具从工件表面切除多余的金属材料, 从而获得在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度及表面质量等方面均符合要求的零件的一种加工方法。其核心问题是刀具切削部分与工件表层的相互作用, 即刀具的切削作用和工件的反切削作用。这是切削加工中的主要矛盾, 而刀具的切削作用则是矛盾的主要方面。从近年来工具行业的发展看, 切削刀具在生产活动中的作用正越来越受到企业的重视。随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展, 高速切削和超高速切削已成为当前切削技术的重要发展趋向, 这就要求刀具的可靠性高, 切削性能好, 能稳定地断屑和卷屑, 精度高, 并能快换或自动更换等。因此, 对刀具材料、刀具结构以及刀具的装夹都提出了更高的要求。

2 切削颤振产生与危害

在实际生产的过程中, 任何工厂都为避免机床生产过程中出现振动而采取了各种不同的措施。这主要是由于机床运行过程中产生的噪音会直接促使工人精神过度疲劳, 同时影响到了工人的注意力和工作效率。同时, 机床生产过程中所出现的振动现象还会导致机床的精密零件寿命持续下降, 影响到机床生产的安全性、可靠性、稳定性, 当零件疲劳之后, 其机床加工的零件精密度在这一过程中也就无法得到良好的保证, 间接导致机床刀具、生产效率持续不断的下降。通常情况下, 机床上出现的自激振动现象较多, 例如机床之上的回转主轴系统在运行的过程中所进行的扭转、振动等;机床床身、立柱、横梁等支撑件的弯曲或扭摆自激振动;切屑形成的周期性引起的颤振和整台机床的摇晃。此外还有机床工作台等移动部件在低速运行时所发生的张弛摩擦自激振动 (通称爬行) 等等。通常把金属切削过程中表现在刀具与工件间强烈的相对振动的这种自激振动称为“颤振”。

切削颤振由切削过程中所产生的动态周期性力激发而引起, 并能维持其振动不衰减。采矿机械加工中的颤振是影响采矿机械产品加工质量和机床切削效率的关键技术问题之一。切削颤振叠加在剥离多余金属必须的工作运动如切削、进给及切入运动上, 并影响刀具乃至机床的使用寿命。为减小颤振所带来的不良影响, 加工中被迫临时改变切削用量, 如降低切削深度等。

3 切削颤振理论与减小切削颤振的措施

3.1 再生颤振理论

就目前来说, 切削颤振出现具体原因有以下的理论能够进行充分的解释:再生颤振主要是源于上一次进行切削处理的过程中, 所构成的纹路与本次切削的纹路出现了较大的差异性, 这也就使得刀具切削的厚度出现了极大的不同, 最终促使颤振的现象出现。

3.2 振型耦合理论

部分切削状态下并不会存在再生颤振的现象出现, 是但是在进行某些螺纹部件切削的过程中, 其最后一转的切削物件表面和第一转的表面没有任何重叠现象, 但是在这一过程中也极易导致颤振现象的出现。此外, 由于刀具在进行切削的过程中, 其刀具的刀尖和切削工作面之间运行的工作面呈现出椭圆形的运行轨迹, 这就导致颤振现象会出现在两个不同的方向。所以, 针对这类现象进行研究之后所得出的结论是:当机床的振动系统在两个不同方向的刚度靠近的过程中, 两个不同部分的振型就出现了耦合的现象, 这最终导致了颤振现象的出现, 必须要在机床进行设计的过程中, 充分的考虑到配备在机床不同方向的零件刚度, 从而对刚度进行调整, 使得机床的刚度能够得到良好的协调。

对机床进行切削加工过程中所出现的颤振现象进行深入研究的主要原因在于:颤振技术的物理本质认识能够得到极大的加强, 这对于控制理论技术以及相关技术的发展的来说有着极其重要的作用, 还直接影响到了采矿机械设备性能和寿命的提高。同时, 利用全局控制的能够方式来对切削颤振现象进行控制, 这能够最大限度的避免颤振以及切削所带来的各项影响因素。极大地改善人们的工作环境, 提高工作效率, 减少切削能源的消耗, 提高刀具和设备的使用寿命, 并将产生直接或间接的经济效益和社会效益。

4 结论

综上所述, 机床在进行切削的过程中, 所出现的颤振现象不仅对机床的寿命有所影响, 还对于机床生产加工的零件精度有着极大的影响, 这无论是对于机床制造技术发展还是切削工艺的发展都有着极大的影响。所以, 现代采矿机械在进行加工的过程中, 其切削加工工艺有着极其重要的作用, 尤其是切削颤振等影响因素必须要完全消除, 这对于采矿机械的寿命有着直接的影响。

摘要：采矿机械制造行业在我国整个社会经济发展过程中, 起到了极大的推进作用, 尤其是其中金属切削加工所需要的精确度越来越高, 极大的促进了机械制造水平的提高。所以, 采矿机械设备的精密加工手段在电子产品、电机等各个领域都起到了极其重要的作用。一直以来, 工具的制造、设计都受到极大的关注, 不仅仅是机械设备的加工机床, 更为重要的是进行切削加工处理的相关刀具。只有刀具能够持续不断的发展, 才能够促使切削工艺能够用得到强化。主要针对采矿机械加工中的切削加工工艺以及切削颤振进行了深入的研究。

关键词：采矿机械,加工过程,切削工艺

参考文献

[1]尹洁华.用新型刀具实现高效优质低成本生产[J].工具技术, 1995 (9) .

切削机构 第4篇

一、高速切削技术

1. 高速切削的概念

高速切削是一个相对概念, 是相对常规切削而言, 用较高的切削速度对工件进行切削。一般认为是常规切削速度的5~10倍, 高速切削的速度范围与加工方法和工件材料密切相关。

高速切削技术涉及到高速切削机理、高速切削机理、机床系统和要求、高速切削工艺、高速切削刀具、高速切削机理中包含加工表面完整性、切削形成机理、切削力和刀具寿命研究;高速切削对机床的研究包括机床高速主轴系统、CNC控制系统、进给机构和安全防护结构;高速切削工艺包括工艺优化、NC编程、数据库系统;高速切削对刀具的研究包括刀具材料、刀柄结构、刀刃形状等、因此高速切削加工是一个复杂的综合技术。

2. 高速切削的特点

与常规切削相比, 高速加工技术可以用四高一来总结:高切削速度、高主轴转速、高加工精度、高光洁度、降底加工成本。高速切削的是普通加工的5~10倍。主轴转速可以达到8000转以上;可以加工出二级以上加工精度, 高速加工不仅可以缩短零件的单件加工时间, 而且加工成本降低。

二、高速切削的切削机理和切削热的产生机理

1. 高速切削的切削机理

在常规切削速度内, 随切削速度和主轴转速的增加, 切削力也随之增大, 切削热升高, 当主轴转素和切削速度升高到一定程度以后, 切削力和切削热增加很少, 甚至切削速度很大以后, 切削热反而降级, 切削力也降低, 刀具的磨损也降低。切削碎屑有连续形和断续型两种, 低硬度金属或合金材料易于形成断续切削碎屑。高硬度材料易形成连续型切削碎屑。对于铝的高速切削机理已经取得重大进展, 但难加工材料特别是钢铁材料的加工目前还是探索阶段, 钢铁材料的高速切削和生产也是目前研究的难点和焦点。目前研究的主要手段是虚拟加工, 通过虚拟实现技术得到数据来研究。

2. 切削热产生机理

刀具和工件之间的切削产生刀具和工件之间有摩擦力, 切削时刀具对工件还有切向压力, 同时在切削时工件表层发生弹性变形和塑性变形, 在切削过程中机械能量的99%转化为热能, 其中形成新生表面消耗的功变成工件和切削所增加的内能, 剪切变形功和动量改变消耗的功大部分变为基本变形区的热量, 小部分形成新生表面的内能, 前后刀面的摩擦功产生的热量变为第二第三变形区的热量。有一种假设认为基本剪切区的高温使得刀具前面和切屑接触面上产生一层极薄的液体, 此液体加快了塑性流动的速度, 从而高速下切除材料所需要的切削力反而小, 切削热反而减少。传递到刀具上的切削热很少。因此工件可基本保持冷态, 刀具也保持冷态, 所以刀具的磨损很少。

三、影响切削热的分配和对表面粗糙度的影响

1. 主轴转速和切削速度对切削力的影响

主轴转速度升高时候, 切削力也升高, 但当主轴转速升高到一定转速以后, 切削力将保持不变, 主轴转速大于8000转以后切削力反而减小。

2. 切削热产生和分配

随切削速度的增大, 切屑所带走的热量随切削速度的增加而增大, 流进工件和刀具的热量也增大但增幅很小:耗散于切屑中的切削热占总切削热的77.0%~93.5%, 其比率随速度的增大而增大:流进工件的切削热占20.0%~9.5%, 流进刀具中的切削热占3.0%~1.0%, 其比率都随速度的增大而减小。且切削速度越高, 由切屑带走的热量就越多, 传入刀具和工件的热量就越少。

3. 高速切削对工件表面质量的影响

随切削速度增加, 切削力降低。随切削速度提高, 切屑带走的热量更多, 传给刀具和工件的热量不多, 因此切削温度开始虽然升高很快, 但达到一定速度后, 逐渐缓慢, 甚至升高很少。表面粗糙度随切削速度增加。当主轴转速在2000转以前, 随主轴转速的升高表面表面粗糙度将升高, 当主轴转速升高到3000转以上时, 随主轴转速的升高表面粗糙度反而下降。

四、结语

高速切削技术可以减少加工时间, 提高刀具寿命, 也可以提高加工精度, 减少生产成本, 在我国, 目前铝的高速切削技术已经得到广泛应用, 并并取得了巨大的经济效益, 钢铁等黑色金属和难加工材料将是以后高速切削技术研究的重点, 高速切削技术的进一步发展和应用, 无疑会推动机械行业的飞速发展。

摘要：本文就高速切削技术中明确提出高速加工的概念, 并且指出高速加工的特点。在本文中阐述了高速切削的切削机理和切削热的产生机理, 并讨论了影响切削热的几个因素。

关键词：高速切削,切削热,机理,影响因素

参考文献

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[2]王金风, 王利红, 牛力高速加工的发展及其关键技术[J].郑州航空工业管理学院学报, 2002, 20 (2) :58-61

切削机构 第5篇

不锈钢具有不易产生腐蚀。点蚀、锈蚀和磨损的特点, 使得不锈钢广泛的用于与建筑工程当中, 在建筑工程中也是一项最常见的金属材料和强度最高的材料之一。其主要在于不锈钢结构部件能够长时期的保持工程设计的完整性能。在不锈钢切削加工中具有以下特点。

1.1 具有很强的加工硬化趋势, 极易磨损刀具。

大部分不锈钢材料具有很强的加工硬化趋势, 同时, 因为加工硬化层具有很高的硬度。不同的切削条件与不锈钢工件材料。刀具磨损是切削加工过程中不可避免的现象, 但刀具磨损过快或发生非正常磨损 (也称破损) , 必然会影响加工质量, 增加刀具消耗, 使生产效率降低, 加工成本提高。因此, 通过研究刀具磨损, 可制订合理的切削加工方案, 提高生产效率和零件加工质量, 并有利于降低加工成本。

1.2 切屑不易折断或者卷曲。

由于不锈钢具有极高的强度和韧性, 在切削过程中切屑不易卷曲和折断。特别是镗孔、钻孔、切断等工序的切削过程中, 排屑困难, 切屑易划伤已加工表面。在数控机床上切削不锈钢时, 断屑与排屑是重点考虑的问题。

1.3 切屑具有很强的粘附性, 极易造成刀瘤。

不锈钢材料具有很高的韧性, 尤其是对其它金属材料具有较强的亲和力, 加工过程非常容易造成刀瘤。

1.4“三高” (高温度、高硬度、高强度) 不易分离切屑不锈钢的特性之一就是高温度、高硬度、高强度。

2 不锈钢刀具的优点

通过大量的实践和经验表明。大气的服饰程度是随着地域的变化而变化的, 是随着温度湿润程度和气温而变化的。在生活中, 不锈钢刀具是我们日常做饭和生活中常见的工具。它主要优点在于对蔬菜和水果污染小, 清洁方便。

合理选用加工刀具是进行不锈钢材料加工的重要先决条件。不锈钢加工刀具的必须具有以下特点:较高的强度、硬度、韧性、耐磨性以及较低的不锈钢亲和力。

常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类, 形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高, 因此影响生产效率的提高。对于车刀类较简单的刀具, 刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金, 因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有:钨钴类 (YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X) , 钨钴钛类 (YT30、YT15、YT14、YT5) , 通用类 (YW1、YW2) 。YG类硬质合金的韧性和导热性较好, 不易与切屑粘结, 因此适用于不锈钢粗车加工;而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好, 适合于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时, 不宜选用YT类硬质合金, 由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用, 切屑容易把合金中的Ti带走, 促使刀具磨损加剧。

3 合理选择刀具几何角度

几何角度直接影响着不锈钢刀具在切割过程中的效率和施工的完美性。切割是一种物理动作, 是利用工具对不锈钢刀具的加工过程。合理选择刀具几何角度不仅可以提高工件的加工质量和加工

(上接116页) 交换作为控制设备替代S1240交换机。效还可以显著降低加工成本 (如降低刀具的更换频率和废品率等) 。

3.1 合理选择前角。

进行不锈钢切削时, 应该在不降低刀具强度的前提之下, 适当提高前角。刀具前角的适当提高会降低刀具的塑性变形能力、切削热以及切削力, 加工硬化的趋势也会随之减轻, 相应地, 刀具耐用度便会显著提高。综合看来, 通常情况下刀具前角保持在12~20°为最佳, 具体角度根据实际需要来调整。

3.2 合理选择后角。

在切削过程中, 后角教育减少刀面与切削表面的摩擦, 在弹性与塑性两方面均高于常规碳素钢的不锈钢, 进行切削时, 如果刀具后角过小, 会增加车刀后角与切断表面的接触面积, 此时, 摩擦高温区集中于车刀后角部位, 刀具的磨损会显著加快, 并且工件的表面光洁度会显著降低。因此, 进行不锈钢工件切削时, 车刀后角应该大于车削普通碳钢时的角度, 但是不可以过大, 因为过大的后角会导致刀刃强度地急剧下降, 刀具的耐用度得不到保证。所以, 刀具后角保持在6~10°之间为最佳。

3.3 刃倾角。

由于采用较大的前角, 刀尖强度会有所削弱。为增强刀尖强度而又不使背向分力增加过大, 刃倾角宜取较小数值, 一般为-5°至-15°, 连续切削时取较大值, 断续切削时取较小值。是在普通高速钢立铣刀的螺旋前刀面的基础上, 用专用铣夹具将螺旋前刀面再加工成波浪形螺旋面, 它与后刀面相交成波浪形切削刃。相邻两波形刃的峰谷沿轴线错开一定距离, 使切削宽度显著减小, 而切削刃的实际切削厚度约增大三倍, 切下的切屑窄而厚, 降低了切削变形程度, 并使切削刃避开表面硬化层而切入工件。波形刃使切削刃各点刃倾角、工作前角以及承担的切削负荷均不相同。而且波形刃使同一端截面内的齿距也不相同。

4 合理选择切削用量

合理选择切削用量直接影响着不锈钢加工的效率与质量, 所以, 在合理确定刀具类型和刀具几何角度之后, 必须要科学合理地确定切削用量。

合理选择切削用量时应该注意以下几个问题:首先, 不同的不锈钢毛坯具有不同的硬度, 应该根据实际情况来选择切削用量;其次, 合理选择切削用量, 同时需要考量刀具材料、刀具刃磨条件以及焊接质量等因素;再次, 除了以上两点, 合理选择切削用量需要认真考量零件的直径、车床精度以及加工余量问题。

不锈钢刀具在使用过程中由于切屑、工件与刀具前、后刀面在高温、高压下接触且有较大的化学活性, 接触面上的化学元素互相扩散到对方去, 改变了两者的化学成分和材料结构而形成的磨损。

不锈钢刀具在正常使用中主要此外, 在使用硬质合金刀具加工时, 其切削用量应该低于常规碳钢类工件, 并保持较低的切削速度, 此举在提高表面质量的同时, 能够降低积屑瘤与鳞刺的产生几率。

5 结论

不锈钢刀具是生活中的常用工具之一, 它在人类生活生产中起着无可替代的作用, 随着社会的逐步发展, 不锈钢材料也逐步应用于社会中各个生产部门和各个企业单位。为了提高对不锈钢产品的切削加工效率和质量要正确的选择道具甲供材料和车道几何参数是十分重要的。

[2]强磊, 等.基于软交换的下一代网络组网技术[M].北京:人民邮电出版

摘要：不锈钢是指在潮湿的空气中和水蒸气中不易被弱腐蚀介质和化学侵蚀性介质腐蚀的钢具, 不锈钢又称为不锈耐酸钢。由于不锈钢的防腐性能使得它目前被广泛应用于石油、化工、航空、航天、食品以及冶金等领域, 因此, 探讨不锈钢的切削加工具有较大的实际意义。

切削机构 第6篇

在信息技术等高新技术的带动下, 国外机械加工技术已进入了“高速、高效、智能、复合、环保”的发展新阶段, 先进的切削加工技术, 如高效、高速切削加工技术、硬切削精密和超精密切削加工技术、微 (细) 切削加工技术、虚拟切削技术、复合切 (磨) 削加工技术等的开发应用, 为制造业开发新产品、提高加工效率和加工质量、降低制造成本、缩短交货周期、保护生态环境、降低能源和资源消耗提供了条件。

伴随着现代切削技术的快速发展, 各种刀具材料也取得了全面发展。切削技术发展过程表明, 一种新的刀具材料的出现会把切削技术推上一个新的台阶。目前生产中, 主要刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料等, 高速钢问世已有100年的历史, 现在仍是标准通用刀具 (如钻头、立铣刀、丝锥等) 的主要材料。但随着细颗粒硬质合金材料研究的不断发展, 高速钢的用量正在逐渐减少。硬质合金的硬度、耐热度、耐磨性比高速钢有大幅提高, 使切削效率可提高了数倍。陶瓷因硬度、耐磨性、化学稳定性好在加工淬硬钢时成为代替硬质合金在精加工、半精加工的首选。超硬刀具材料 (PCDPCBN) 是高速切削、干切削、硬切削主要刀具材料。不同的刀具有不同的使用范围, 可以相互取代补充, 有效提高了切削加工中不同领域、不同工序的效率和总体切削水平, 开创了高速切削的新阶段。

我国, 制造业也已发展成为国民经济的重要组成部分, 制造业的工业增加值占GDP增加值的44.88%。世界的制造业正在向中国转移, 中国已经成为一个制造大国, 但是, 中国还不是一个制造强国。提高工件切削效率, 可以有效提升我国制造业的发展水平, 有利于我国向制造强国发展。本文, 笔者以某公司典型工件切削为例, 研究了提高其切削效率的途径, 以期对同行有所参考。

二、实验公司的加工情况

我国许多国有公司建厂早, 时间长, 机床设备种类繁多, 有国产的、自制的、进口的, 新旧设备情况复杂, 各种加工刀具并存。通用机床仍大量使用焊接刀具和普通高速钢刀具, 而转位刀具一般使用普通国产老牌号刀片。笔者对合作公司下属的几个加工分厂的实际情况进行了调研, 发现此公司的数控中心在加工零件时, 转速较低, 例如某分厂购买的加工中心在加工某个零件时, 加工不同的表面, 转速为180～580 r/min, 另外一个分厂的福裕立式加工中心在粗铣槽时, 转速为300 r/min, 精加工时转速也仅有400 r/min;加工产品中的箱体时, 镗铣床粗加工的转速为80～120 r/min, 半精加工的转速为200 r/min, 精加工的转速为150～300 r/min, 加工所用刀具大部分是高速钢、部分是合金刀具。公司现有加工中心几十台, 主轴转速设计最高的为9 000 r/min, 大部分主轴转速为4 000～6 000 r/min, 最低转速为1 000 r/min;而实际加工应用时, 主轴转速普遍偏低, 造成公司的切削效率较低, 生产成本较高。尽管总产值在不断提升, 但利润却不是同比增加。

三、典型件号优化切削参数工艺试验分析

1. 根据产品的批量、工件的材料, 选择典型工件进行加工试验, 优化切削参数, 合理选择设备及刀具, 改进工装, 从而提高加工效率。笔者所在的切削参数项目小组, 对某个零件工艺参数进行了优化试验, 利用硬质合金铣刀, 转速分别从380 r/min提高到510 r/min, 1 000 r/min提高到1900 r/min, 提高最多的是从180 r/min提高到2 900 r/min, 整个件号通过改进参数后, 节约工时超过40 min, 一台数控加工中心由每天加工6～7件, 提高到每天加工9～10件。按每年生产3 000台计算, 仅此件号就可减少加工中心占用时间10 000 h。

2. 选择了在实际加工中批量较大, 外形又较复杂、强度差、导致加工效率不高的件号。典型工件结构如图1所示。

该件号经粗铣后, 在数控铣床上铣削图1中所示的A面、8.5h7两侧面及上端面、1545°倒角面、R12.5及R8圆弧面。由于原来加工时使用拼合夹具进行定位夹紧, 致使工件加工面悬空, 大大降低了工件加工时的刚性与强度, 致使铣削各面时刀具转速、进给较低, 严重影响了切削加工效率。为此, 笔者所在项目组决定制作专用夹具, 以改变加工刚性, 提高切削效率。

根据工件结构特点及加工工艺, 项目组设计了2套专用夹具。夹具1用于铣削工件A面、8.5h7两侧面及上端面、1545°倒角面;夹具2用于铣削工件R12.5及R8圆弧面。夹具1结构如图2所示, 夹具2结构如图3所示。

专用夹具1次装夹4件工件, 通过中间定位板及端定位板进行定位, 每件工件使用2个顶销顶紧。加工时将工件置于夹具体槽中, 已加工面靠紧上侧及左侧定位面, 扳动螺母带着压板及连接的顶销将工件顶紧后, 即可进行加工, 该操作方法简单方便, 效率较高。由于工件与夹具体完全接触, 因此彻底解决了原来工件悬空刚性差, 加工时不敢快速走刀的问题。粗铣8.5 h7尺寸两侧及上平面时, 使用φ16高速钢立铣刀, 原转速S为280 r/min, 进给F为80 mm/min, 现转速S为336 r/min, 提高20%;进给F为88 mm/min, 提高10%。铣削1545°倒角面时, 同样使用φ16高速钢立铣刀, 原转速S为280 r/min, 进给F为120 mm/min, 现转速S为336 r/min, 提高20%;进给F为132 mm/min, 提高10%。铣工件A面时, 使用φ36高速钢立铣刀, 原转速S为200 r/min, 进给F为80 mm/min, 现转速S为240 r/min, 提高20%;进给F为88 mm/min, 提高10%。试验结果表明, 使用专用夹具后, 在工件表面加工质量不变的情况下, 铣刀转速提高20%, 进给提高10%, 效果良好。

经项目组分析后, 一致认为工件A面面积较大, 使用普通立铣刀改进后仍不能最大限度提高切削效率, 根据加工特点使用硬质合金面铣刀, 使转速S达到600～700 r/min, 进给F达到200～300 mm/min, 可更大幅度提高切削参数, 达到快速切削的目的。

四、结论

切削机构 第7篇

1 实验条件

机床:广州数控928车床。

工件材料:HT200。

实验刀具:陶瓷刀具(氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料的组分包括79.5%的Al2O3、15%的Ti(C7N3)、5%的Mo+Ni和0.5%的Mg O,选择了30℃/min的升温速度,1650℃的烧结温度和30MPa的热压压力。经力学性能测试,所研制的陶瓷刀具材料的抗弯强度达到了789MPa、断裂韧性达到了8.1MPam和硬度达到了16.4GPa[2]。

切削方式:干切削

切削用量:切削深度ap=1mm,进给量f=0.1mm/r,切削速度v=160m/min、200m/min。

2 实验结果

实验过程中,把后刀面的最大磨损量为0.3mm定为车刀耐用度磨钝标准。

图1是切削速度v=160m/min,进给量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm的条件下,连续切削铸铁时,所研制的陶瓷刀具后刀面的磨损曲线。

图2(a)(b)分别是刀具刀尖和后刀面的磨损形貌。

图3是切削速度v=200m/min,进给量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm条件下连续车削铸铁时刀具后刀面的磨损曲线。

图4(a)(b)分别是刀具刀尖和后刀面的磨损形貌。

从图1和图3对比看出,在进给量f=0.1mm/r、切削深度ap=1mm的条件下,随着切削时间的增加磨损量都在加剧,但对比相对高速(200m/min),相对低速(160m/min)切削时的磨损速度明显要低,工件的表面质量也相对较好。因灰铸铁中所含石墨的断屑作用使得切削时产生的切屑均为崩碎屑[3]。实验中发现,低速切削到20s、高速切削到40s时刀具后刀面开始出现积屑瘤,切削到约60s时积屑瘤被磨掉,在130s时再次出现积屑瘤。这考虑是因为铸铁表面的耐热性能一般,高速切削会产生高温,而高温会使铸铁软化从而产生积屑瘤,而积屑瘤的产生使得刀具的磨损加速。

刀具在连续切削铸铁时的磨损形态有月牙洼磨损(前刀面)、后刀面和边界磨损。当切削速度升高时,月牙洼磨损的深度加大,并且边界磨损也更严重、粘结现象剧烈。主要原因是切削部位的温度会随切削速度的升高而升高,加之切削产生的压力作用,切屑和陶瓷刀具相互之间会产生很强的粘结现象并且增加的速度很快。另一方面,所研制的氧化铝基纳米陶瓷刀具由于材料组织不均匀,不可避免地有微裂纹或者空隙或者局部软点等一些方面的缺陷,于是综合作用下,陶瓷刀具表面的材料就会发生破裂并由切屑带走的现象,即粘结磨损。主导的磨损机制此时相应地由磨粒磨损(较低温度时产生)转变为粘结磨损(较高温度时产生)。

另外,前刀面存在轻微的剥落现象,在切削过程中发现刀具前刀面上存在积屑瘤。铸铁硬度底,而切削时刀具采用负前角,在工件和刀具之间存在挤压力是产生积屑瘤的原因。积屑瘤会对前刀面形成机械冲击,且随着冲击的周期性变化,使得刀具前刀面上的切削热时大时小,在热冲击的作用下导致裂纹成核扩展,最终剥落。

3 结语

(1)在连续切削铸铁实验中,刀具磨损情况研究发现会随着切削速度的提高而加剧,磨损曲线服从磨损规律。

(2)连续切削铸铁时,切屑都为崩碎屑。刀具的失效形式除了磨粒磨损,更伴有前刀面月牙洼磨损、边界磨损、粘结磨损。主要是因为铸铁在高温下软化,产生积屑瘤,积屑瘤会对前刀面形成机械冲击,且随着冲击的周期性变化,使得刀具前刀面上的切削热时大时小,在热冲击的作用下导致裂纹成核扩展,最终剥落,从而加速了刀具的破损。

(3)本论文在氧化铝基纳米复合陶瓷刀具切削性能方面取得了一定的研究成果,但因为能采用的试验条件有限,仍然有很多需要进一步完善的工作。可以预料,新型陶瓷刀具材料的不断研制与实现,将会大大地促进高速切削技术的发展[4]。

摘要：实验中,刀具磨损情况研究发现会随着切削速度的提高而加剧,失效形式以粘结磨损为主。当采用的切削速度较低时,前刀面的月牙洼磨损成为陶瓷刀具磨损的主要形态,边界磨损和后刀面磨损也很严重。而且在切削的过程中,微崩刃现在也会发生;随着切削速度的提高,崩刃成为刀具的主要失效形式。本文结合现有实验条件,从实用性角度出发,对氧化铝基纳米复合陶瓷刀具车削铸铁的切削性能进行了研究。

关键词：陶瓷刀具,氧化铝,HT200,切削性能

参考文献

[1]徐立强.新型Ti_C_N_基金属陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究[D].山东大学硕士学位论文.2005.

[2]肖光春.氧化铝基纳米复合陶瓷模具材料的研制及摩擦磨损行为研究[D].山东轻工业学院硕士学位论文.2007:9-33.

[3]Maensiri S,Roberts S G,Thermal shock of ground and polished alumina and Al2O3/SiC nanocomposite[J].Eur CeramSoc,2002,22:2945-2956.