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隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，制造業(yè)向著高、精、尖方向發(fā)展，特別是汽車、船舶、紡織、電子技術(shù)、航空航天的迅猛發(fā)展，對機(jī)床的精度和生產(chǎn)率要求也越來越高，急需一大批加工精度為“µ”級、主軸轉(zhuǎn)速12,000r/min以上、快移速度大于40m/min的高效高精機(jī)床。為了適應(yīng)國內(nèi)市場的需要，滿足用戶對高速、高精及強(qiáng)力切削的需求，北京機(jī)床研究所研制了新一代精密立式加工中心µ1000系列。
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同樣，由機(jī)床生產(chǎn)廠家Gildemeister生產(chǎn)的DMF 260-11動(dòng)柱式加工中心配備的一體化NC旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也能提供更多加工大型工件的空間（圖3）。與其先前型號的加工中心相比，X坐標(biāo)延長了180mm，達(dá)到了1100mm，Z坐標(biāo)延長了80mm，達(dá)到900mm。新設(shè)備的運(yùn)行速度更高，達(dá)80m/min，而不是40m/min。B坐標(biāo)和C坐標(biāo)任選方案使得加工中心適用于5聯(lián)動(dòng)加工。主軸可有多種不同變化，適應(yīng)工件能力范圍在SK40和HSK A60（旋轉(zhuǎn)速度可高達(dá)8000r/min，轉(zhuǎn)矩可到150Nm）到SK 50和HSKA100（旋轉(zhuǎn)速度達(dá)10000r/min，轉(zhuǎn)矩達(dá)288Nm）之間。
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東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的30萬千瓦、60萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)，其線圈加工工藝特殊，線圈加工質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)效率及安全。大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈銅排上的通風(fēng)孔，其形狀及排列情況直接決定著汽輪發(fā)電機(jī)的散熱，進(jìn)而影響到汽輪發(fā)電機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性及效率。因此，東電自行研制了線圈銑削加工中心。
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1．以角鐵裝夾進(jìn)行銑削平面
對基準(zhǔn)面比較寬而加工面比較窄的工件，在銑削垂直面時(shí)，可利用角鐵來裝夾。
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數(shù)控銑削加工是以銑削為加工方式的數(shù)控機(jī)床加工，包括數(shù)控銑床、加工中心加工等。在數(shù)控機(jī)床中所占的比例比較大，在航空航天、汽車制造、一般機(jī)械制造加工和模具制造業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。
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為了保證微小孔加工具有良好的尺寸精度、圓度及平直度，重要的前提條件是必須使用進(jìn)給精度高、穩(wěn)定性好的機(jī)床；尤其應(yīng)注意的是，大力抑制主軸、夾具、刀具的綜合誤差。
適用于小直徑孔加工的機(jī)床之一，是Louis Levin & Son公司開發(fā)的臥式微型鉆床，這是一種帶底座的小型車床，配有專用的鉆削附屬裝置，可進(jìn)行高精度小直徑孔加工。該裝置帶有可進(jìn)行水平方向、垂直方向調(diào)整的導(dǎo)軌，便于與主實(shí)現(xiàn)同軸。主軸與鉆頭軸的調(diào)直使用專用儀表，可讓兩軸在低速回轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，與一般只由鉆頭回轉(zhuǎn)的加工方法相比，采用主軸與鉆頭軸同時(shí)回轉(zhuǎn)的方式，可獲得更高的同軸度。
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許多工廠錯(cuò)誤地相信鉆孔加工一定是在低進(jìn)給量和低速下才能完成。這在過去曾經(jīng)是正確的，但今天的硬質(zhì)合金鉆頭的情形就不同了。事實(shí)上，用戶選擇正確的鉆頭后就能大幅提高生產(chǎn)率并全面降低每孔成本。
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性能硬質(zhì)合金鉆頭有兩大特點(diǎn)：
與高速鋼或傳統(tǒng)硬質(zhì)合金鉆相比，鉆削質(zhì)量高，速度快，壽命長
比高速鋼或傳統(tǒng)硬質(zhì)合金鉆頭成本高得多。
那么，它是否擁有如此多的優(yōu)點(diǎn)而值得人們?yōu)槠渫顿Y呢？并非始終如此。而且并非始終可以通過分析短期成本而得出結(jié)論。評價(jià)高性能鉆頭的經(jīng)濟(jì)性涉及一系列各種各樣的因素。
本文主要闡述這些因素。用一個(gè)簡單而現(xiàn)實(shí)的鉆削加工實(shí)例作為模型。盡管用于分析本工件的數(shù)字建立在近似和假設(shè)的基礎(chǔ)上，因此無法直接應(yīng)用到某特定車間或應(yīng)用場合，但分析中所采用的邏輯卻可以應(yīng)用到大量鉆削作業(yè)中。該分析表明，特定鉆頭的成本效益可以通過與鉆頭初始成本毫無關(guān)系的一些因素來確定。
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V550L高速精密鉆削加工中心是寧夏銀川大河數(shù)控機(jī)床有限公司在國內(nèi)出售的具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的新一代鉆削加工中心,該機(jī)床性能優(yōu)越、價(jià)格合理,適宜于一般機(jī)械、汽車、摩托車、工具、縫紉機(jī)、電機(jī)、儀器儀表等行業(yè)加工閥類、板盤類、發(fā)藍(lán)盤、磨具等零件?？捎糜谥行∨慷嗥贩N的生產(chǎn)方式,也可進(jìn)入自動(dòng)線進(jìn)行批量生產(chǎn)。使用該機(jī)床可以節(jié)省工藝裝備,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,保證零件加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。
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硬質(zhì)合金作為一種工具材料，由于其具有高硬度、高強(qiáng)度、高彈性模量、耐磨損和耐腐蝕等性能，已廣泛應(yīng)用于各種切削工具、礦用工具和耐磨耐蝕零部件。為適應(yīng)各種服役條件，提高使用效率，針對傳統(tǒng)硬質(zhì)合金存在硬度高而韌性低的矛盾，人們開發(fā)了諸如梯度硬質(zhì)合金、超細(xì)硬質(zhì)合金材料。{TodayHot}近年來，隨著功能梯度材料概念的提出，功能梯度硬質(zhì)合金正在發(fā)展成為當(dāng)前硬質(zhì)合金領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。為了提高硬質(zhì)合金切削工具的切削性能和使用壽命，可在合金的表面涂上薄層高硬度耐磨材料。由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，涂層材料在冷卻過程中可能因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。由于涂層材料的脆性通常裂紋更容易在涂層表面產(chǎn)生并向基體中擴(kuò)展。為了盡可能防止由于裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致的材料失效，并有利于獲得高性能的硬質(zhì)合金切削工具材料，可對基體進(jìn)行梯度處理，使在基體表面區(qū)域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韌性區(qū)域，此區(qū)域的粘結(jié)劑含量高于基體的名義粘結(jié)劑含量。當(dāng)涂層中形成的裂紋擴(kuò)展到該區(qū)域時(shí)，由于其良好的韌性，可以吸收裂紋擴(kuò)展的能量，因而能有效地阻止裂紋向合金內(nèi)部擴(kuò)展，提高硬質(zhì)合金切削工具的使用性能。
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值得一提的是美國Multi-Scientific Coating公司的類金剛石的碳涂層，使用熱陰極蒸發(fā)技術(shù)把碳沉積到刀具表面后，類金剛石碳涂層和基體結(jié)合良好，有很多金剛石相似的性能，有高的耐磨性和低的摩擦系數(shù)。其它ZrN，TiZrN類金剛石膜涂層(DLC)的應(yīng)用范圍也不斷拓展，主要用于加工有色合金。
氮化鋁鈦涂層也由原先常使用的Ti0.75Al0.25N轉(zhuǎn)化為優(yōu)先使用Ti0.5Al0.5N，Ti0.5Al0.5N涂層抗氧化溫度為700℃，在空氣中加熱會(huì)在表面產(chǎn)生一層非晶態(tài)Al2O3薄膜，可以對涂層起保護(hù)作用。
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隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，目前絕大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具任選功能。任選刀具的換刀方式可以有刀套編碼、刀具編碼和記憶等方式。數(shù)控車床刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝用于識別的編碼條，搖臂鉆床一般都是根據(jù)二進(jìn)制編碼原理進(jìn)行編碼。
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鏜銑類裝夾工具系統(tǒng)。加工中心的工具系統(tǒng)是刀具與加工中心的連接部分，由工作頭、刀柄、拉釘、接長桿等組成，起到固定刀具及傳遞動(dòng)力的作用。數(shù)控車床工具系統(tǒng)是能在主軸和刀庫之間交換的相對獨(dú)立的整體。機(jī)床工具系統(tǒng)的性能往往影響到加工中心的加工效率、質(zhì)量、刀具的壽命、切削效果。另外，加工中心使用的刀柄、刀具數(shù)量繁多，合理地調(diào)配工具系統(tǒng)對成本的降低也有很大意義。
加工中心使用的工具系統(tǒng)是指鏜銑類工具系統(tǒng)，可分為整體式與模塊式兩類。
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數(shù)控鏜銑類刀具選擇 鏜銑類數(shù)控機(jī)床按加工方式不同可分為鉆削刀具、鏜削刀具、銑削刀具、螺紋加工刀具、鉸削刀具等。
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③刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損到一定程度就不能繼續(xù)使用，否則將降低工件的尺寸精度和已加工表面質(zhì)量，同時(shí)也要增加刀具的消耗和加工成本。數(shù)控車床那么，刀具磨損到什么程度就不能使用呢?這需要制定一個(gè)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。
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(3)刀具失效形式 刀具在切削過程中將逐漸產(chǎn)生磨損。當(dāng)?shù)毒吣p量達(dá)到一定程度時(shí)，可以明顯地發(fā)現(xiàn)切削力加大，切削溫度上升，切屑顏色改變，數(shù)控車床甚至產(chǎn)生振動(dòng)。同時(shí)，工件尺寸可能會(huì)超出公差范圍，機(jī)床電器已加工表面質(zhì)量也明顯惡化。此時(shí)，必須對刀具進(jìn)行重磨或更換新刀。打時(shí)刀具也可能在切削過程中會(huì)突然損壞而失效，造成刀具破損。刀具的磨損、破損及其使用壽命(也稱耐用度)關(guān)系到切削加工的效率、質(zhì)量和成本，因此它是切削加工中極為重要的問題之一。
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1)刀具材料性能 刀具材料不僅是影響刀具切削性能的重要因素，而且它對刀具耐用度、切削用量、生產(chǎn)率、加工成本等有著重要的影響。因此，在機(jī)械加工過程中，不數(shù)控車床但要熟悉各種刀具材料的種類、性能和用途，還必須能根據(jù)不同的工件和加工條件，對刀具材料進(jìn)行合理的選擇。
切削時(shí)，刀具在承受較大壓力的同時(shí)，還與切屑、工件產(chǎn)生劇烈的摩擦，由此而產(chǎn)生較高的切削溫度；在加工余量不均勻和切削斷續(xù)表面時(shí)，加工中心刀具還將受到?jīng)_擊，產(chǎn)生振動(dòng)。為此，刀具切削部分的材料應(yīng)具備下列基本性能。
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電火花加工機(jī)床自20世紀(jì)50年代在中國誕生以來，走過了漫長而快速的發(fā)展道路，技術(shù)日益先進(jìn)，應(yīng)用越來越廣，目前已在中國模具工業(yè)中占有十分重要的地位，每年都有1萬多臺(tái)新的電火花加工機(jī)床進(jìn)入模具制造領(lǐng)域。在模具型面加工中，電火花加工機(jī)床雖然受到高速銑削的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但由於其獨(dú)特性能和技術(shù)的不斷進(jìn)步，電火花加工機(jī)床今后仍將在模具工業(yè)中發(fā)揮其獨(dú)特的作用，并獲得進(jìn)一步的發(fā)展。 20世紀(jì)50年代以前，中國模具制造基本是用手工工具配以一般通用機(jī)床進(jìn)行。50年代后期，電加工工藝開始在模具制造中應(yīng)用。從60年代初開始，兩種電火花加工機(jī)床（電火花成形機(jī)床和電火花線切割機(jī)床）在模具制造中的應(yīng)用不斷發(fā)展，促進(jìn)了模具制造技術(shù)的提高和模具工業(yè)的發(fā)展。隨著電加工技術(shù)的不斷發(fā)展，電加工在模具加工中所占比例逐步提高，電火花加工機(jī)床在模具工業(yè)的應(yīng)用也越來越多。90年代開始，隨著高速加工在模具制造中的應(yīng)用逐步發(fā)展，電加工機(jī)床的地位受到了挑戰(zhàn)。但直到目前，電加工在模具制造仍舊起著極其重要的作用。
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電火花銑削加工技術(shù)也稱電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工腔體的新技術(shù)，它是由高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極做三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
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放電堆積造型
毛利尚武教授、齋藤長男教授和三菱電極名古屋制作所合作，在進(jìn)行液中電火花放電表面改性處理時(shí)，在S45C鋼上成功地堆積除WC厚膜（層），并進(jìn)行了將電火花堆積和電火花去除加工相組合對工件進(jìn)行修復(fù)的試驗(yàn)。毛利尚武教授還用鎢電極（Φ0.1mm）成功地進(jìn)行了電火花堆積。日本名古屋工業(yè)大學(xué)早川伸哉波士等，通過計(jì)算鋼打鋼時(shí)正極和負(fù)極的溫度分布，選擇合適的電參數(shù)，使得工具電極的放電溫度超過器材料的沸點(diǎn)，工件電極的溫度在材料熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之間，在空氣中進(jìn)行了電火花堆積造型試驗(yàn)。用此法在氣體中電火花附著堆積出直徑約140μm，高2.2mm的微細(xì)圓柱，工件和電極都是S45C鋼，電極直徑0.1mm，放電電流2.5A，脈沖寬度5μm，工件接脈沖電源負(fù)極，加工時(shí)間6.3h。
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