干式切削加工技術(shù)開發(fā)的研究方案。

      保護(hù)地球環(huán)境21世紀(jì)最優(yōu)先考慮的課題。在機(jī)械加工領(lǐng)域，些保護(hù)環(huán)境措施的研究開發(fā)及其成果已得到廣泛應(yīng)用。其中，對(duì)節(jié)約能源和減少廢物的主要加工方式，即干式半干式加削加工技術(shù)的研究，正在加速進(jìn)行。在銑削加工齒輪的切齒加工等方面已適用化，并取得令滿意的效果。 但在鋁件特別是鋁件的孔加工方面，由于產(chǎn)生鋁屑粘刀而導(dǎo)致刀具折斷加工精度惡化，問題有待于進(jìn)步研究解決，目前鋁件的孔加工采用干式加工的實(shí)例還不多。在節(jié)約能源方面有減少液壓管路的阻力而使切削液泵的規(guī)格減小和無液壓化等。通常情況下，工作中即使泵易拉罐模具加工的額定功率很小，但它消耗的功率般都很大，特別是切削液所消耗的功率要占總功率的60%以上，因此，前述技術(shù)對(duì)節(jié)約能源是切實(shí)有效的。 減少廢棄物主如果指減少切削液的廢液量。各公司都在致力于切削液的效化和重復(fù)循環(huán)運(yùn)用等技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。在切削液長效化(長壽命化)方面，切削液的合成化是開發(fā)的項(xiàng)目之。由于合成切削液是以化學(xué)合成的油劑為基液來運(yùn)用的，因此，應(yīng)充分注意它和水的親和性，能夠人為地想象分子量等。 由于鈣等的金屬離子與其它油的混合而導(dǎo)致界面活性劑的惡化，所以油水分離等都是可控制的有利面;同時(shí)也應(yīng)充分注意對(duì)裝備的不利影響(如滑動(dòng)部分潤滑液被洗掉及泄漏對(duì)電氣系統(tǒng)的影響)和廢水可處理性。在確保工作環(huán)境安全及恬靜性方面，該公司最近正致力于切削液的氯游離化的研究。氯系化合物作為高壓潤滑油添加劑含在高負(fù)荷用切削液中，在高溫切削和廢油燃燒處理時(shí)，可產(chǎn)生劇毒物，因此，氯系切削液已從JIS標(biāo)準(zhǔn)中廢除。目前各切削液消費(fèi)廠家正在進(jìn)行氯游離化的研究開發(fā)，以不斷完善與原有切削油性能相同的新型切削液。 該公司考慮到鋁制工件較多，些孔加工刀具制造廠家和科研機(jī)構(gòu)對(duì)干式切削加工技術(shù)的開發(fā)實(shí)例很少，從而決定自行研究開發(fā)，把鋁件的鉆削攻絲鉸削和鏜削加工方法作為研究開發(fā)的目標(biāo)。在干式切削加工中，選擇了潤滑冷卻和排屑性能優(yōu)良的半干式切削加工，霧狀切削劑供應(yīng)方式把外部混合內(nèi)部供應(yīng)方式作為研究開發(fā)的主要內(nèi)容。外部混合方式與赫克斯公司等提倡的內(nèi)部混合方式比較，其可供應(yīng)的噴霧量少。 但作為技術(shù)核心的噴霧生成部分開發(fā)的自由度大主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)不需做大的改動(dòng)，因此，可在所有制造廠家消費(fèi)的裝備上采用。關(guān)于切削加工效率(進(jìn)給速度F)和加工精度，目前還處于研究階段，最終結(jié)果是效率和精度應(yīng)優(yōu)于濕式切削。該公司是以內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)檢查程序?yàn)榛鶞?zhǔn)來設(shè)定目標(biāo)值。分類項(xiàng)目噴霧生成不受刀具規(guī)格影響的穩(wěn)定的噴霧生成;提高噴霧生成量;控制噴霧量和噴霧壓力噴霧供應(yīng);控制管道內(nèi)噴霧的凝聚;降低噴霧壓力損失維修保養(yǎng)和管理噴霧生成狀態(tài)監(jiān)機(jī)加工零件價(jià)格控異常狀態(tài)檢測。 般情況下，噴霧是在文丘里(Venturi)噴管部分借助空氣壓力把油吹散而生成的。噴霧的生成能力主要與文丘里噴管前后的空氣壓力差(以下稱差壓)有關(guān)。但由于小直徑刀具的油孔(以下為O/H)直徑小而不能確保充足的差壓，噴霧量下降很大。為克服這缺點(diǎn)，有時(shí)將部分噴霧(只限空氣部分)排放，以確保充足的差壓，但要浪費(fèi)空氣。 此外，由于是離散控制，不能進(jìn)行每種刀具的準(zhǔn)確控制，由于O/H斷面積不同而導(dǎo)致差壓發(fā)生變化，噴霧量就很不穩(wěn)定。為解決這問題，開發(fā)出靠從橫向吹散油劑的結(jié)構(gòu)，以確保即便在較小差壓條件下，也能獲得大噴霧能力的特別的文丘里和即便在不同O/H斷面積條件下，也能保持差壓恒定(穩(wěn)定)的新技術(shù)，該技術(shù)的特點(diǎn)是不受刀具規(guī)格的限制，能穩(wěn)定地確保噴霧潤滑劑的供應(yīng)。此外，該技術(shù)在廢除彎管接頭配管后，采用空氣增加器和中間緩沖措施，完成了最大限度地減少噴霧潤滑劑的壓力損失及潤滑劑的凝聚，提高了排屑性能。由于鉆削加工單位工夫內(nèi)切屑的切除體積大，所以散熱性很差。 現(xiàn)以M6的底孔為例，其目標(biāo)值進(jìn)給速度設(shè)定為6000mm/min。在開始基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，由于切屑粘刀造成切屑在鉆溝中堵塞而導(dǎo)致鉆頭折斷。在提高轉(zhuǎn)數(shù)度實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鉆削能否正常進(jìn)行與鉆尖的溫度密切相關(guān)。 為此對(duì)鉆尖折斷的過程進(jìn)行推測，把鉆頭溫度作為評(píng)價(jià)的項(xiàng)目之進(jìn)行了研究。通常，噴霧冷卻劑是從鉆頭部分噴出，但實(shí)際鉆削工夫很短，只有在這段工夫，噴霧冷卻劑才起作用。此外，冷卻劑噴射到鉆頭溝槽內(nèi)可抑制粘刀，但切屑的不利影響依然存在。 因此，把冷卻劑供應(yīng)的結(jié)構(gòu)做成也可從鉆頭外周噴射冷卻劑的結(jié)構(gòu)形成，我們把這種模式稱作“通過鉆頭排屑溝模式”，其彈簧夾頭孔部形成溝道，鉆頭柄部形成溝道孔等的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同的切削加工方法，其結(jié)構(gòu)形式也有所不同。采用這樣的結(jié)構(gòu)形式，利用接近軸移動(dòng)等非切削工夫可使霧狀冷卻劑粘附在鉆溝上，可獲得霧狀冷卻劑的冷卻效果。但應(yīng)注意的是，如想象不當(dāng)，就不能獲得充分的冷卻潤滑效果，相反還會(huì)出現(xiàn)阻礙切屑的排出。 為了確定合理的刀具形狀，對(duì)不同的刀具幾何數(shù)形狀對(duì)刀尖溫度的影響進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，橫刃修磨芯厚和油孔(O/H直徑)對(duì)鉆尖溫度影響大，其中橫刃修磨的影響最大。盡管橫刃部分的切削性能不好，但修磨成3個(gè)前傾面可使切屑排出通暢。由此可知，充分注意切屑的流淌性至關(guān)重要。對(duì)鉆頭進(jìn)行涂層處理可改善切屑粘刀。 涂層材料有很多，但效果好的涂層是DLC(DiamondLikeCarbon)涂層和超微細(xì)結(jié)晶金剛石涂層(晶粒直徑1μm左右，比普通金剛石涂層表面更平滑)。特別是超微細(xì)結(jié)晶金剛石涂層的效果更佳，即使F=10000mm/min，也不會(huì)產(chǎn)生粘刀。然而這兩種涂層在結(jié)合強(qiáng)度成本等方面還存在些需解決的難題，有待以后加以解決。 由于新增了以上技術(shù)(涂層除外)，能夠達(dá)到F=6000mm/min的進(jìn)給速度。由大量消費(fèi)中鉆頭磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果(因工件剛性小，鉆頭長，進(jìn)給速度有所降低)可知，半干式鉆削磨損小，可完成良好的鉆削效果。下面介紹的是關(guān)于螺紋加工的研究開發(fā)實(shí)例，其目標(biāo)是使螺紋加工精度達(dá)到JIS2級(jí)牙形優(yōu)于濕式加工的牙形進(jìn)給速度F=3000mm/min。 螺紋加工的技術(shù)課題是控制由于切削性能低下而產(chǎn)生擠裂切削，把擠裂切削將發(fā)生前的牙形放大后觀察，右牙形面的小崩損量比濕式切削大。高速螺紋加工采用螺旋絲錐，其切削刃的工作前角為負(fù)前角，切削性能差，在濕式攻絲時(shí)沒有問題，但在半干式切削時(shí)就有很大影響。因此，用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)不同螺旋角和前角導(dǎo)致小崩損量的變化情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果是螺旋角小前角大，可大幅度減少崩損量。另外，采用前節(jié)所述的合理的刀具內(nèi)外同時(shí)供應(yīng)噴霧冷卻劑的方法，在盲孔和通孔攻絲時(shí)都能得到良好的螺紋牙形。 由大量消費(fèi)加工刀具磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，其磨損量比濕式攻絲還小，且螺紋牙形也很好。下面介紹的是關(guān)于次將大加工余量孔完成鉸削加工的研究開發(fā)實(shí)例(直徑2mm左右)，其目標(biāo)是使孔的表面粗糙度達(dá)到2Rz，圓度為0.05，進(jìn)給速度為F=2000mm/min。鉸削加工的技術(shù)課題是抑制刀尖和深孔鉸刀導(dǎo)向塊的粘屑。 鉸削加工要求獲得高精度的加工質(zhì)量，因此，即使是極小的粘刀，也會(huì)影響鉸孔的質(zhì)量。為了抑制切削刃產(chǎn)生粘刀，對(duì)鉸刀的螺旋角涂層和切削刃的材質(zhì)等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，切削刃材料采用合成金剛石的效果最佳。過去，深孔鉆的導(dǎo)向塊和已加工面接觸能確保良好的圓度和表面粗糙度，因此，硬質(zhì)合金部分和已加工表面接觸能抑制粘屑，把切削刃做成有刃帶的結(jié)構(gòu)而形成臺(tái)階式多刃表面，讓只有刃帶部分接觸已加工面，這樣可降低形成已加工面的切削刃負(fù)荷，確保良好的導(dǎo)向性和提高加工精度。 在干式切削加工中，裝備切屑處理很重要。在干式切削加工中，由于沒有切削液沖洗排屑，切屑易在夾具床身上產(chǎn)生堆積及粘附在刀具基準(zhǔn)面上而發(fā)生支承異常。為解決這些問題，從裝備制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格階段就應(yīng)考慮到干式切削加工，應(yīng)想象相應(yīng)的床身導(dǎo)軌夾具及防護(hù)罩等。專家指出，詳細(xì)來說就是要進(jìn)行在產(chǎn)生切屑的正下方設(shè)置切屑回收中心槽設(shè)置工件裝卸時(shí)吹去基準(zhǔn)面上切屑的空氣噴射裝置及對(duì)夾具切屑防護(hù)罩進(jìn)行潤滑性涂層處理等。 但在自動(dòng)傳送線方面，還有開發(fā)機(jī)內(nèi)清洗裝置的課題。干式切削加工技術(shù)開發(fā)是包括噴霧冷卻劑生成供應(yīng)技術(shù)刀具技術(shù)及裝備的綜合性技術(shù)。今后在推進(jìn)所謂次性切削加工及只用把刀具加工的更高效加工技術(shù)開發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)致力于切屑處理技術(shù)的研究。

      首先建議學(xué)習(xí)下電機(jī)原理及拖動(dòng)電力電子技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)常用電器控制技術(shù)，學(xué)這些的時(shí)候最好你會(huì)電路的些基本定律，比如基爾霍夫定律戴維南定理等等，知道相量圖，還應(yīng)該懂自動(dòng)控制原理。應(yīng)該多看些自動(dòng)控制方面的教材資料，按你目前狀態(tài)不建議非得深扣那些公式，計(jì)算等。先大概了解自動(dòng)控制，然后遇到問題再找相關(guān)公式，試著計(jì)算。自動(dòng)控制大概來講也沒啥，無非就是電腦（可以單片機(jī)，PLC，或者個(gè)人PC筆記本）通過感知，檢測，然后做出相應(yīng)動(dòng)作變化等響應(yīng)。
      軸切削方式，當(dāng)切削刀具向頂端或工件邊緣移動(dòng)時(shí)，切削狀態(tài)逐漸變差。而要在此處也保持最佳切削狀態(tài)，就需要旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。而如果我們要完整加工個(gè)不規(guī)則平面，就必須將工作臺(tái)以不同方向旋轉(zhuǎn)多次。軸機(jī)床還可以避免球頭銑刀中心點(diǎn)線速度為0的情況，獲得更好的表面質(zhì)量。

      干式切削加工技術(shù)開發(fā)的研究方案。

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