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非圓零件在外圓磨床上磨削加工

在加工非圓形狀的零件時，外圓磨床 正在提高生產力。從事非圓磨削的車間、過去採用凸輪驅動磨床或結合使用平面磨床與工其磨床，這些方 法已被證明在生產中不靈活，而比安裝麻煩。

另一方面，外圓磨床在其能夠處理的磨削工件類型時具有靈話性，同時具有車間降低生產成本必須的精確度與剛 性。此外，外圓磨床能夠使車間安裝較少的機床，就能夠加工更多的零件。

非 圓零件在外圓磨床上磨削的成功，取決於準確的機床運動，因為此方法是兩個機床軸C軸與X軸之間的內插 法。C軸即工件旋轉軸，X軸是磨頭軸。磨頭 從工件進出，跟隨非圓零件輪廓的輪廓線。通常與X軸是反向，同時，工件夾頭主軸加速與減速，維持磨 輪上負載恆定，避免零件表面缺陷。

為了確保軸的運動準確.許多外圓磨床製造商在X軸上結合了靜壓方法、線性電機、高分辭率標尺及在C軸上安裝整體式電機、直接馭動靜壓主軸及旋轉編碼 器。所有這此部件一起作用.幾乎可以消除X軸與C軸的背隙與微小移動。

CineticLandisGrinding 公司的項目投標經理DwightMyers稱，“在非圓磨削中，當機床軸反向時，車間最該關注的是'衝擊運動'，例如，帶滾珠螺桿的機床，當軸反向時，經 歷了柔性(跳動與/或偏轉)。另一方面，線性電機及靜壓方法系統具有可消除此種現象所必須的剛性。”

據 Hardinge公司Kellenberger磨床磨削產品經理NelsonBeaulieu稱：“靜壓方法可以讓磨床進行極慢地運動，不會發生微小 位移，位移會在零件表面與輪廓上產生微小的反向痕跡。Beaulieu還指出，靜壓主軸消除了主軸反向錯誤，當在中心線之上或之下磨削時，這種錯誤可從零 件表面及磨削負載的波動引起的錯誤中顯露出來，在非圓零件磨削中通常會出現這種情況。他補充所，甚至當其上負荷發生變化時，靜壓主軸仍能保持剛 性。

數製造商使用整體式直接驅動主軸，用於非圓零件磨削的外圓磨床的C軸。此種主 軸是直接與驅動它們的伺服電機耦合。這些電機實際上是嵌在旋轉軸內，不需要皮帶或齒輪。VermontMachineTool(機床)分公司Bryant 磨床公司主軸分部的主管 EugeneSupernor說皮帶或齒輪會形響軸的準確度。

然而，並不是所有製造商都使用液壓主 軸，Studer為其外圓磨床配備的就是採用高精度滾珠軸承的直接驅動主 軸。聯合磨削技術公司(UnitedGrindingTechnologies)Studer外圓 磨床分公司的全國銷售經理HansUeltschi稱，公司發現，滾珠軸承主軸在速度變化的悄況下，可提供的剛性增加，對非圓零件工藝條件的改變能夠做出 更好的反應。

而靜壓方法，線性電機及直接驅動仁軸可提供準確的運動.它採用特殊的軟件及CNC來編制程序，使其運動同 步。若無上述軟件，在外圓磨床上磨削非圓零件，需要手動編制工件速度與滾輪進給變化的程 序。

在非圓零件磨削中，工件速度與磨床滾輪進給必須經常改變，以與金屬去除率的變化相一致。例如，車間 可能在一種非圓零件的旋轉過程中，運行三種或四種不同的工件旋轉速度，軟件必須能夠啟動工件速度與滾輪進給的這些變 化。

特 殊的軟件包還讓車間能夠採用高速加工技術，進行非圓磨削，進一步優化工藝。實質上.磨削採用的高 速加工技術，與維持恆定磨削表面長度的工件旋轉速度的變化有關。若在非圓磨削過程中工件轉速保持恆 定，工件的某些部分將會轉得太慢，同時，其它部分可能轉得太快。轉動得太慢的區域，因磨輪在其上停 留時間太長，顯示出凹痕與燒傷。反之，轉動得太快的區城.因切削不當，形成偏差。

Ueltschi解釋道：“以砂輪作切削刀具。當磨削一個零件時，車間並不使用固定的進給速度。它們在平直的地方加速，而在各拐角速度減慢，以在刀具上維 持穩定的切削力。對高速非圓磨削來說，情況同樣如此”。

除保持穩定的切削力這一難題之外，非圓磨削的車間必須能夠從一個零件特點平穩過渡與相切到下一個特 點。例如，在零件中要調合兩種特徵.曲而與平面之間需要適當的直徑，就像在沖床中那樣。

機床運動的滯後，刀具或安裝的問題，軟件的反應時間及機床的程序編制，這些都能導致切面及部件特徵之間的過渡質量很 差。但是，非圓零件的磨削質量差常常是因為缺少剛度。這就是為什麼幾乎每家外圓機床製造商部認為，要想非圓磨削操作準確，必須擁有剛性的機床平台。

這種平台包括安裝在具有熱穩定性與機械穩定性的底板上的重型部件。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4409&prev=-1&next=4408

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CVD金剛石膜刀具製造技術 www.tool-tool.com

u 化學氣相沉積(CVD)金剛石作為一種新型超硬刀具材料，為金剛石刀具的應用開闢了新的途 徑。CVD金剛石刀具主要有兩種類型：CVD金剛石薄膜塗層刀具和CVD金剛石厚膜焊接刀 具。目前來說，CVD金剛石厚膜刀具的應用比較廣泛。

一、CVD金剛石薄膜塗層刀具 CVD金剛石薄膜塗層刀具是指通過CVD方法在一定溫度下使金剛石沉積於某些基體(通常為K類硬質合金)刀片上的刀具，其金剛石膜厚度約為10～30µm。 CVD 金剛石薄膜塗層刀具因金剛石厚度較薄，難於刃磨，前、後刀面及刃口質量較差，只適用於粗加工、半精加工和復雜形狀刀 具。粗加工的切削較大，當金剛石與基體間的附著力不足以抗拒切削力的破壞時，金剛石膜就會脫 落。這種刀具加工出的工件表面粗糙度一般大於Ra0.2µm。 儘管目前國內CVD薄膜塗層刀具的應用尚處於萌芽狀態，但隨著CVD金剛石 生長技術的提高，CVD金剛石基團顆粒的大小已經由40～50µm縮小到十幾甚 至幾個納米，從而出現了納米金剛石。如美國阿貢國家實驗室(Argonne Nat. Lab)的Dr. Gruen DM已經生長出質量良好、表面為鏡面(表面最高峰與最低峰間距為15nm)、任意厚度的納米金剛石膜，而且其塗層的附著力足 夠。相信其對塗層刀具的應用有所促進。

二、CVD金剛石厚膜焊接刀具

CVD金剛石厚膜焊接刀具是先把切割好的CVD金剛石厚膜一次焊接至基體(通常為K類硬質合金)上，形成複合片，然後拋光復合片，二次焊接至刀體上，刃磨 成需要的形狀和刃口。

製造工藝流程：高品質的CVD金剛石膜的製備→激光切割→一次焊接成複合片→複合片拋光→二次焊接至刀體上→刃磨→檢 驗。下面介紹幾個關鍵工序，如切割，焊接，拋光和刃磨等。

1. 激光切割

CVD金剛石膜硬度高、不導電(現已有導電型CVD金剛石，但其電阻率很大)、耐磨性極強，常規的機械加工和線切割等方法不適合於CVD金剛石厚膜的切 割。高效的加工方法是激光切割。

2. 一次焊接

一 次焊接是指在真空條件下將CVD金剛石厚膜焊接至某些基體上，形成複合片。金剛石與一般金屬間的 可焊接性極差。目前，金剛石厚膜刀具的焊接工藝主要採用表面金屬化的方法。焊料為含鈦的銀銅合金，鈦的作用是在焊接加熱過程中與金剛石膜表面反應，產生 TiC中間層，使金剛石膜表面 金屬化，從而提高焊接強度。

焊接用基體通常為K類硬質合金。在高真空條件下，採用擴散焊加釬焊的工藝，Ag—Cu—Ti合金作 中間層，將金剛石厚膜焊接在硬質合金基體上，焊接強度滿足切削加工要求。

3. 複合片拋光

拋光的目的是把刀片上表面(即前刀面)拋光成鏡面，一般要求達到Ra0.1µm以下。刀具前刀面拋 光後可以減少與切屑的摩擦與粘結，延長刀具壽命;同時還可以改善刀刃的平整度與鋒利性，提高切削加工的精 度。複合片的拋光用專門的拋光機。

4. 二次焊接

二 次焊接是指將復合片焊接至刀體上。所用設備多為高頻感應焊接設備，所用焊料為銀銅焊料和釬 劑。焊接溫度為650～700℃之間。溫度 不可過高，焊接過程中應保持各焊接面乾淨。合理選用釬劑有利於提高焊接強度和改善複合片基體與刀體 材料的焊接性能。一般來說二次焊接的強度為180～200MPa，可滿足金剛石刀具切削加工的要 求。的外觀，可以用油石條磨掉多餘的銀銅，用噴砂法去除表面氧化層，用表面鍍Ni法或用鈍化液浸泡防止刀體的氧化生鏽。

刃磨CVD金剛石有很高的硬度和耐磨性，刃磨極為困難。目前普遍採用類似PCD刀具的刃磨方法。

5. 設備：採用專門的工具磨床，設備廠家有英國COBORN公司、台灣KARMAM公司、瑞士EWAG公司和北京迪安公司 等。其主要功能包括：直刃磨削和圓弧磨削，圓弧磨削又包括圓錐後刀面和圓柱形後刀面的形成以及圓錐 與圓柱後刀面的組合等。為了實現這些功能，要求機床的主要運動包括：機床主軸(砂輪)的旋轉運動; 主軸的往復直線運動;刀架的迴轉運動，配合顯微鏡或投影儀精確對準迴轉中心，得到不同的刀尖圓弧半徑等。

6. 砂輪：刃磨所用砂輪為樹脂結合劑金剛石砂輪，刃磨工藝分為粗磨、半精磨和精磨等。砂輪粒度範圍為 250～325至W10～07。 為了提高刃口質量，有時還需研磨、拋光等工藝，所用粒度更細，甚至 為1～3µm。為了得到高質量的刃口，通常採用嵌砂的鑄鐵盤進行研磨。

7. 刃磨：刃磨過程中，需加冷卻液，並應注意砂輪的修整，通常用適合的油石條正確地修整砂輪可以提高刃磨效率和改善刃磨質 量。由於CVD金剛石的抗衝擊性能不如PCD金剛石，因此有些特殊要求的刀具刃磨後的刃口應倒鈍， 一般為0.02～0.03mm。

8. 檢驗

刀 具刃口質量情況的檢驗通常用放大倍數為40～80倍的工具顯微鏡來觀察。普通刀具的刃口鋸齒度 ≤0.02mm。對於精度更高的刀具，通過研磨拋光後，刃口鋸齒度≤0.005mm。另外，加工不同的工件材料，對刀具刃口質量的要求也有差異，刃磨 CVD金剛石刀具應從實際應用情況出發，一 味地追求高質量的刃口，這樣既降低生產效率，又增加生產成本。

三、CVD金剛石膜刀具加工複合材料的切削實驗

1. 加工金屬基SiC顆粒加強複合材料(SiCp/LY12)

CVD厚膜金剛石焊接刀具連續切削SiCp/LY12複合材料(HV>3000，SiCp所佔重量比30%，粒度28µm)。< /span> 刀具磨損曲線如圖1所示。

v=75m/min，f=0.1mm/r，ap=0.3mm

圖1 不同材料刀具加工SiCp/LY12複合材料的VB-t曲線(幹切)

刀具幾何參數：

·YS8：g0=0°，a0=12°，kr=90°，re=1.0mm，ls=0°

·PCBN：g0=0°，a0=12°，kr=90°，re=0.1mm，ls=0°

·PCD：g0=-4°，a0=9°，re=5.0mm

·CVD厚膜：g0=3°，a0=13°，kr=75°，re=0.6mm。

從 圖1可以看出，TFD(CVD金剛石厚膜)刀具在加工38min時的後刀面磨損VB值約為0.05mm，PCD刀具約為0.16mm，厚膜刀具的耐磨性 明顯高於PCD刀具。其原因是金剛石厚膜是由純金剛石晶粒組成的聚晶材料，而PCD金剛石是由金屬 Co、Ni作為粘接劑將金剛石燒結在一起的聚晶材料，金屬Co使PCD刀具的耐磨性能有所降 低。PCBN刀具的磨損比PCD和CVD厚膜刀具快得多，而細晶粒硬質合金YS8刀具則根本不能勝 任。在生產中，應優選CVD厚膜或PCD刀具。

2. 加工樹脂基玻璃纖維加強複合材料(GFRP)

圖2所示為PCBN、CVD金剛石薄膜和厚膜加工GFRP時的耐磨性曲線。

v=80m/min，f=0.1mm/r，ap=0.3mm

圖2 不同材料刀具加工GFRP複合材料的VB-t曲線(幹切)

·PCBN：g0=0°，a0=8°，kr=45°，re=0.5mm，ls=0°

·CVD厚膜：g0=-8°，a0=8°，kr=45°，re=0.5mm，ls=0°

從 圖2可以看出，CVD厚膜刀具的耐磨性最好，CVD薄膜刀具次之，PCBN刀具更次之。GFRP 的主要成分是SiO2(85HRA)，加工時摩擦力較大，又是乾切，故加工時溫度較高，能導致刀具切削刃和後刀面的較快磨 損。GFRP材料比SiCp/LY12的加工難度小，刀具壽命較長，實驗用的三種刀具均可在生產中 應用。

總之，無論是CVD金剛石薄膜 塗層刀具，還是CVD金剛石厚膜焊接刀具，如果能充分利用其優良的性能，取其之長，避彼之短，其應用前景是很好 的。同時，一方面應繼續提高CVD金剛石膜的生長技術，使其性能更加優良;另一方面，應改進CVD 金剛石刀具的製造技術，使其更廣泛地應用於各個領域。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4408&prev=4409&next=4407

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探尋更好的螺紋車削性能 www.tool-tool.com

摘要：在螺紋車削加工中，可轉位刀片的微小位移是導致問題出現的主要原因之一。切削刃在切削過程中 的輕微移動往往會導致過短的刀具壽命、不一致的性能表現等不能令人滿意的加工結果。

在螺紋車削加工中，可轉位刀片的微小位移是導致問題出現的主要原因之一。切削刃在切削過程中的輕微 移動往往會導致過短的刀具壽命、不一致的性能表現等不能令人滿意的加工結果。

但是，最近可轉位刀片技術有了新的突破，能夠使刀片穩固地定位於刀片座中，實現了切削刃穩定性的驚人改變。

該技術上的突破為更硬、更耐用的刀片材質的應用開啟了一扇大門，可靠地縮短了加工循環時間，提高了生產效率。

不穩定性帶來的威脅

目 前，在數控車床上進行螺紋車削是很常見的。與其它車削刀具一樣，可轉位螺紋車刀性能也一直在不斷 地被提高。與大多數其他車削工序相比，進行螺紋車削時需要考慮的因素更多一些。但是，這並不意味著螺紋車削比其他加工更加困難。正 確地選擇刀具和應用技巧能夠確保精確、高效地加工帶有螺紋的工件。

實際上，螺紋本身的構造使螺紋加工中不能總是處於理想狀態。需要使用與 螺紋角度、圓角半徑等基本相 同的成形切削刃對螺紋進行加工，這意味著需要鋒利且易受損的切削刃。此外，不論是加工細牙螺紋還是 粗牙螺紋都需要應用非常大的進給。很多螺紋具有嚴格的質量要求，要求較高的精確度和加工一致 性。還有一些是在難加工材料上進行螺紋加工。綜上所述，與其他普通加工相比，螺紋加工並不是可獲得可靠、高效和較長刀具壽命的理想加工方式。

然 而，細緻地考慮一些因素，現在人們可以很容易地進行運行良好的螺紋車削，可以對螺紋車削工序進行優化，使其達到更高的生產效率水 平。需要注意的要點是，螺紋車削的最終結果和加工成本直接取決於機床、配置、工件、刀柄、可轉位刀 片、加工方法、編程和切削參數之間的聯繫，其中不穩定性——具體指切削刃的不穩定性，被認為是對理想加工結果的最大威 脅。

螺紋車削的潛在改進方面

在 螺紋車削中，導致性能不佳和加工結果不理想的許多問題通常起因於對常見金屬切削基本因素的疏忽，例如： 刀具懸伸的最小化、刀具穩定性的最大化、切削刃的中心高、適合切削參數的應用以及選擇適合的刀具和加工方法 等。另外，僅在螺紋切削中會出現的其他因素包括每次走刀的切削深度、徑向進給的方法以及為了獲得足 夠的後角而設置的刀片傾斜角度――要根據由螺紋直徑和螺距決定的螺紋螺旋升角來設置。

螺紋的最大特徵是其螺紋牙形。螺紋牙形的變化極大地豐富了當今螺紋的類型，其中有一部分用於特定用 途。螺紋牙形誤差也是螺紋切削中導致質量不合格的最常見原因，也可能是由於公差或表面光潔度的偏差 所導致的。當出現這種情況時，也意味著切削刃的使用壽命過早地結束了。

到 目前為止，形成不正確螺紋牙形的主要原因之一是刀片在刀柄上缺乏穩定性。刀片的微移動會導致多種 不利後果從而使刀具壽命縮短。其中一個主要的不利後果就是切削刃的破損，特別是在刀尖處的破 損。通常可以通過選擇替代的夾緊螺釘，在一定程度上改善穩定性--用T-Max U型螺釘代替快換螺釘的應用。但是直到目前，仍然難以解決刀片在刀片座上的完全固定。

螺紋車削中每次走刀的開始和結束意味著切削力的大小 和方向有突然的變化。此時形成加工工序過程中最 敏感的移動，也最容易受到刀片位移風險的影響。切削力作用於刀片螺紋牙形的頂端形成槓桿作用，迫使 切削刃輕微地改變位置並且使刀片座中的支撐點變形。在螺紋車削的過程中，在每次走刀的開始和結束時 產生交變的軸向力，而在切入後的切削過程中則保持相對的穩定。不同方向施加在刀片上的切削力形成來 回移動刀片的趨勢。

螺紋類型的變化意 味著切削力在方向及大小上的變化，但是刀片尺寸沒有必要隨著螺紋牙形的變化而變化，從而在刀片座提供不同的支撐程 度。另一方面，相同的刀片尺寸會用於加工不同的螺距，這意味著加工較大螺距的刀片與加工較小螺距的 刀片相比沒有更多的支撐。如果刀片尺寸隨著螺紋牙形和螺距的變化而變化，那麼刀片和刀柄規格將不得 不變得無法想像的大。

切削刃位移的主 要後果是加工出超出公差的螺紋和刀片切削刃線的微小破裂。如果在加工出不合格的螺紋 後不停止使用刀具，那麼刀具磨損將會加劇。由於切削刃的磨損，會產生更大的切削力並出現更嚴重的切 削刃位移，從而加速刀片的斷裂。事實上，因位移而更換螺紋車削刀片的情況比因實際刀具磨損而更換的 情況更多。

對於一些螺紋來說，螺紋牙 形的精確度比其他因素更重要。螺紋的類型、用途和其他限制決定了是需要M 級公差還是E級公差的可轉位刀片。某些應用場合例如油氣行業的密封螺紋對螺紋精度的要求就非常高， 極小的公差要求使用精磨的可轉位刀片。為獲得一致的高質量螺紋，保證切削刃的精確位置具有決定性的 影響。

刀片定位的另一方面就是轉位精 度。為了避免耗時的機床設置以及盡量減少或消除報廢零件的產生，刀片 在刀柄中的簡易而精確的定位是很重要的。通常情況下，由於在螺紋表面上有出現階段的風險，因此應盡 可能地避免在兩次走刀之間轉位刀片。如果在兩次走刀之間需要進行刀片轉位，那麼刀片的精確定位對於 獲得可接受的加工結果是關鍵。考慮到對機床停機時間的影響，在兩次走刀之間的快速而簡易地進行刀片 轉位也是很重要的。

螺紋車削的生產效 率在很大程度上與螺紋車削刀具加工完成螺紋所需的走刀次數相關。如果走刀次數太 多，切削深度會很小，從而造成過度的刀具磨損和摩擦熱，導致快速的後刀面磨損和塑性變形。小切深也 經常對切屑成形造成不利的影響，生成薄而難以控制的切屑。較少的走刀次數需要應用更大的切削深度， 但是切削刃要承受更多的載荷。通過優化走刀次數，縮短加工螺紋全長所需的時間並改善吃刀 量。大切深產生更高的切削力，從而增加刀片在刀座中發生位移的趨勢，更需要刀片的可靠定 位。

螺紋的另外一個典型參數是螺距，並且它在某 些情況下可能是導致零件誤差的原因。大多數螺距誤差來自 數控系統，當消除了任何關於機床、控制裝置、設置和編程的誤差時，可轉位刀片在刀柄中的穩定性以及進給方法這兩個因素可能會影響到螺 距。螺距是一個零件設計方面的因素，通常情況下細牙螺紋對公差要求更嚴格，就切削而言，由於每毫米 或英寸更多的螺紋數(進給率較小)，加工細牙螺紋需要花費更長的時間。螺紋的螺距越大，則需要更高 的進給率，並會產生更大的切削力，也就需要非常穩固的刀片定位。

解決方案―― 實現刀片的整體穩定性

因 此，基於諸多原因，螺紋車削刀片在刀片槽中定位和鎖緊的質量對實現高生產效率、安全操作和一致的零件質量起到決定性的作 用。採用過去的刀片鎖緊和定位方案，在很多情況下都不可能把刀片緊固在刀片槽中。定位方法、刀墊的夾緊和簡易的轉位等要求意味著妥協，刀片製造方法的限制 也妨礙實現非傳統解決方案的可能 性。

iLock解決方案的開發大大提高了刀片定位和鎖緊質量，將車削和銑削工序中的安全性、刀具壽命 以 及實現更高生產效率等方面引領到一個新的水 平。就螺紋車削而言，CoroThread 266體現了iLock解決方案的幾大優點，即使在加工過程中產生很大切削力的情況下以及刀片轉位，都可使刀片精確而穩固地固定在刀座 中。由於任何微小的不穩定性都會對螺紋車削過程產生影響，因此這對螺紋車削來說是一個重大的突 破。

CoroThread 266螺紋車削系列與傳統的刀片夾緊繫統相比，能滿足更高穩定性的要求。刀墊對於螺紋車削工序是非 常重要的，因此對刀墊進行了全新設計，可為刀片在刀柄中的固定提供安全的基礎。通過刀片座中兩個牢 固的接觸面以及從側面緊固刀墊的螺釘，刀墊為刀片提供了必須的緊固和精確的定位。刀墊帶有一個突出 的軌道形iLock接口，相對應的刀片被安全、準確地定位在這個軌道上。

刀片夾緊螺釘把刀片緊固在軌道上並在徑向上與刀體一個接觸面相靠，提供了很高的穩定性和準確的定 位。由於iLock定位軌道垂直於進給方向，因此在加工過程中切削力始終由固定刀片的軌道所承受， 這樣刀座中的任何刀片支撐點處都不會存在受損風險。

對 精度而言，CoroThread 266可以達到很高的重複定位精度，使用M級公差刀片可保證軸向精度(進給方向)±0.05 mm，E級公差刀片確保±0.01 mm。iLock軌道保證刀片的快速轉位和操作方便，而定位方法對性能起到決定性的作用。鎖緊軌道的形狀和位置是經過多方面開發的結果，在刀墊和刀片之間 確定精確的支撐點並通過全新的刀片製造技術 使支撐點保持一致，由於刀片在刀柄中的夾緊具有較高的一致性，因此也能改善夾持。

應用正確的刀片材質提高刀具壽命

由 於螺紋刀片的切削刃是最易受損的部位，刀片需要具有足夠的硬度以及抗磨損性，並保證切削過程中不出現脆裂而導致切削刃破裂的風 險。現代螺紋車削中往往會在切削刃部位產生相當大的熱量，要求刀片必須具有較強的抗塑性變形能力， 如果發生塑性變形後繼續使用相同的切削刃進行加工，就會出現快速的後刀面磨損，甚至出現刃口崩裂。

切削刃出現塑性變形是螺紋車削中通過提 高切削速度來提高效率的最大障礙。不合適的刀片材質會使切削 刃快速失效而加工出不合格的螺紋，隨後出現切削刃斷裂。鋒利的塗層刀片在高壓下會出現塗層剝落的風 險，尤其是當切削刃只有很少一部分參與切削時。一般而言，應用合適的走刀次數，在可預計的刀具使用 壽命期間獲得均勻的後刀面磨損是螺紋車削中希望獲得的最理想狀態。

另外刀片還需要具有一定強度以應對加工中的機械載荷，尤其是在刀片牙形 的頂部圓角部位。這就要求將 韌性作為刀片材質特性的一部分。對於內螺紋加工而言，這一要求更加明確。內螺紋加工工序總是伴隨著刀具的振動和讓刀以及排屑的問題，因此適合的材質韌性對 性能和可靠性起著決定性的作 用。

全新的解決方案— 消除障礙提高生產效率

PVD(物理氣相沉積)塗層材質為螺紋切削提供了最佳的切削刃。全新的研發成果使應用更高的切削參 數以及獲得更長的、可預測的刀具壽命成為可能，為進一步優化螺紋加工提供了方法。

細 晶粒刀片基體技術的最新發展為需要鋒利切削刃的應用場合，比如螺紋車削、切槽和切斷以及整體硬質合金銑刀，提供了具有高紅硬性，極具抗塑性變形能力的獨 特基體。GC1125是一種新的PVD塗層材質，是針對鋼件螺紋車削的優化材質，但在加工其他種類 材料時也具有很好的性能， GC1125可通過使用更高的切削速度來提高生產效率(由於刀片材質的限制，在以前通常是最後採用的提高生產效率手 段)。GC1125基體具有極高的硬度，沒有應用梯度燒結技術，但仍具有一定的韌性從而獲得足夠的 切削刃強度。

GC1125的PVD塗 層是一種新型的多層TiAlN塗層，與切削刃ER處理和刀片的槽形具有完美的配合，可提供很高的切削刃安全 性。如前所提到的，刀片的頂部圓角部位更容易受到塑性變形的影響，加工螺紋牙頂的刀片底部經常因塗 層剝落和出現積屑瘤而磨損。GC1125研發中著重於應對這些趨勢，同時也具有很高的抗後刀面磨損 性能。它是通用的螺紋車削材質GC1135的補充，是很多工序的生產效率優化選項。其它可選的螺紋刀片材質包括具有非常鋒利的切削刃的非塗層材質 H13A，用於耐熱合金、鈦合金和某些鑄 鐵。CB20 / CB7015是立方氮化硼材質，用於淬硬材料的螺紋車削。

當涉及精密的螺紋加工時，需要廣泛考慮到對刀片產生威脅的因素。與傳統的刀片夾緊和材質解決方案相 比，CoroThread 266的穩定性與GC1125材質的完美組合進一步改善了螺紋車削的加工結果。

成功進行螺紋車削的注意事項

確定最佳走刀次數，利用刀具的性能優化生產效率，按照推薦值以等切削麵積或等切深原則進行優化加工。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4407&prev=4408&next=4406

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

刀具的重磨與再塗層www.tool-tool.com

硬質合金和高速鋼刀具的重磨和再塗層是目前常見的工藝。儘管刀具重磨或再塗層的價格僅為新刀具製造 成本的一小部分，但卻能延長刀具壽命。重磨工藝是特殊刀具或價格昂貴刀具的典型處理方法。可進行重磨或再塗層的刀具包括鑽頭、銑刀、滾刀以及成形刀具等。

刀具的重磨

在 鑽頭或銑刀的重磨過程中，需要磨削切削刃以除去原塗層，因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。重磨對 切削刃的預處理是非常關鍵的，不僅要保證刀具重磨後原始切削刃的幾何形狀能被完全準確地保留，而且要求重磨對PVD塗層刀具必須是“安全” 的。因此，必須避免不合理的磨削工藝(例如：高溫導致刀具表層受損的粗磨或乾磨)。

圖1 TiN塗層高速鋼齒輪刀具

圖2 塗層被去除前後的對比

圖3 TiN塗層剃齒刀

塗層的去除

在 刀具再塗層之前，可用化學方法去除原有的全部塗層。化學去除法常用於復雜刀具(如滾刀、拉刀)， 或多次復塗的刀具以及因塗層厚度而產生問題的刀具。化學去除塗層的方法通常僅限於高速鋼刀具，因為 該方法會損害硬質合金基體：採用化學去除塗層法將從硬質合金基體上濾除鈷，導致基體表面疏鬆、產生氣孔以至難以進行再塗 層。選用於高速鋼硬塗層的腐蝕去除”巴爾查斯塗層公司的技術主管Dennis Quinto先生指出。“由於硬質合金基體中含有與塗層中類似的化學成分，因此化學去除溶劑更容易 損害硬質合金基體而不是高速鋼基體”。

“刀 具在塗層去除溶液中停留的時間是至關重要的”金星塗層公司的副總裁Bill Langendor fer先生指出。“把刀具留在溶液中的時間越長，對刀具的腐蝕就越嚴重。儘管對高速鋼而言，腐蝕率 要低得多，但當刀具上的原塗層被去除後仍應立即將刀具取出並進行清洗”。

此外，還有一些適用於去除PVD塗層的具有專利的化學方法。在這 些化學方法中塗層去除溶液與硬質合 金基體僅有微小的化學反應，但目前這些方法尚未廣泛使用。另外，還有其它清洗塗層的方法，如激光加 工、研磨噴砂等。化學去除法是最常用的方法，因為它可以提供良好的表面塗層去除一致性。

目前典型的再塗層工藝是通過重磨工藝去除刀具原有塗層。

再塗層的經濟性

最常見的刀具塗層有TiN、TiC和TiAlN。其它超硬氮/碳化物的塗層也有應用，但不太普 遍。PVD金剛石塗層刀具也可以進行重磨和再塗層。在再塗層過程中，刀具應被“保護”以避免臨界表面的損傷。

常常有這種情況：用戶購買了未塗層的刀具後，在刀具需要重磨時再進行塗層，或在新刀具或重磨後的刀具上進行不同的塗層。

Bill Langendorfer先生說：“在很多情況下，我們去除刀具上的TiN塗層，重新塗上TiAlN 塗層。因為用戶希望提高刀具的生產效率，而TiAlN塗層工具比TiN塗層工具切削速度更高、 也更耐高溫。用戶常常希望可以從刀具製造商那裡獲得性能更好的新的塗層刀具，因此'刀具製造商可能不得不重新開發一種帶有TiAlN塗層的新刀具'。但與 重新開發這種新刀具相比，從舊刀具上去除TiN塗層並塗上TiAlN塗層所花的時間要短得多。

再塗層的限制

像一把刀具可以多次重磨一樣，刀具的切削刃也可以進行多次塗層。而“在已經重磨過的刀具表面獲得粘 著性能良好的塗層是提高刀具性能的關鍵。”IonBond LLC公司國內銷售總監Rob Bokram先生指出。

除 切削刃以外，在刀具每次修磨時，刀具表面的其餘部分也許並不需要去除塗層或再塗層，這取決於刀具的類型以及加工中所使用的切削參 數。滾刀和拉刀是進行再塗層時需去除所有原塗層的刀具，否則刀具性能將會降低。在應力導致的粘附問題變得突出之前，刀具可進行少量幾次再塗層而不需除去舊 塗層。儘管PVD塗層具有有利於金屬切削的殘餘壓應力，但這種壓力會隨塗層厚度的增加而增大，並且在超過某個固定 的限值後塗層將開始出現分層現象。在未去除舊塗層而進行再塗層時，刀具的外徑上就增加了一個厚 度。對於鑽頭而言，就意味著所鑽的孔徑在變大。因此必須考慮塗層附加的厚度對刀具外徑的影響，同時還要考慮這二者對被加工孔徑尺寸公差的影響。

一 個鑽頭可在不去除舊塗層的情況下再塗層5～10次，但在此之後將面臨嚴重的誤差問題。Spec工具 公司副總裁Dennis Klein則認為：在±1µm 的誤差範圍內，塗層厚度不會成為問題;但當誤差在0.5～0.1µm範圍內時，必須考慮塗層厚度帶來的影 響。只要塗層厚度不成為問題，那麼再塗層、重磨的刀具完全可能比原來的性能更好。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4406&prev=4407&next=4405

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

專用齒輪加工機床的優勢分析www.tool-tool.com

專用齒輪加工機床的優勢分析

近年來，隨著計算機數控技術的發展和普遍應用，齒輪加工機床、加工工藝技術也有了很大的發展，特別是在高 精度、大型齒輪加工方面出現了許多新技 術。比 如新型數控銑齒機，以銑刀代替滾刀，高速、高效地加工大型風電齒輪、核電齒輪;新型螺旋錐齒輪數控加工機床，可以加工多種齒制的螺旋錐齒輪，擴大了機床的 適用性;採用新型刀具材料、高速機床實現幹切削，既提高了加工效率和加工精度，也解決了綠色環保問題;採用在機檢測和計算機補償技術，提高機床加工精度; 機床上配置機械手，實現自動裝夾工件，提高工作效率，等等。

齒輪是各類機械產品中用於傳遞動力或運動的重要基礎零件，常見的齒輪類 型 從結構上分有圓柱齒輪、圓錐齒輪、非圓齒輪等，從齒形上分有漸開線齒輪、擺線齒 輪、圓弧齒輪等。齒輪製造的確是一個專門化的領域，專業化的生產需要專用設備配合使用專用刀具，這 是由於對齒輪進行批量、高效生產的需求而形成的加工製造模式。從傳動原理來說，能夠實現運動或動力 傳動的齒輪齒形有很多，但是實際使用最多的還是上面提到的幾種，其原因一方面是因為它們具有良好的傳動性能，另一方面能夠使用專用設備、專用刀具對它們進 行高效率、高精度加工也是它們被廣泛使用的重要原因。因此，長期以來人們一直不斷研究各種齒輪加工 專用機床、專用刀具、專門工藝來滿足各工業領域對各種齒輪的需求。

傳統的齒輪加工機床，大部分是根據齒輪嚙合原理、採用滾切法加工齒輪， 一部分採用成形法加工齒輪，其加工刀具與被加工齒輪之間的主要運動關係相當於一對相 嚙合的齒輪或齒條之間的運動關係。採用數控技術後，齒輪加工機床的加工效率和加工精度進一步提高， 但基本加工原理並沒有改變。

通用的5 軸5聯動數控機床主要是用於實現複雜曲面零件的加工。齒輪的齒面是一類特殊的複雜曲面，從 理論上講，只要建立數學模型、解決了數控編程問題，使用5軸5聯動數控機床和球面銑刀可以加工出任意齒形的齒輪齒 面。因此，5軸5聯動數控機床在解決新型齒輪齒面加工上具有特殊的優勢。

但是在加工常用齒形齒輪 方面，使用5軸5聯動數控機床和球面銑刀的加工效率同使用專用齒輪加工機床相比低很多，特別是在硬齒面加工上效率更低，加工精度也不具有優勢(不能磨 削)。所謂以銑代磨，5軸5聯動機床在加工精度上能夠滿足齒輪的要求(可達到3級精度)的觀點，我認 為在不考慮效率的情況下有可能達到，但是並不具有普遍適用性。5軸5聯動數控機床用於齒輪加工方 面，主要作用還是在於解決新型齒輪齒面加工上，在一些特定情況下發揮作用;在常用齒形齒輪加工方面，特別是在批量生產齒輪方面，無論是加工效率、加工精度 還是加工成本，專用機床仍然具有較大的優勢。

總的來說，齒輪加工專用設備和專用刀具也在不斷的創新和發展，不存在製約了齒輪生產製造 的 發展與創新的問 題。至於在特殊情況下，現有設備不能滿足要求，使用5軸5聯動數控機床和通用刀具去解決特殊的齒輪 加工問題，也是現代數控機床技術發展帶給我們的一種方便，不能也不應該把它和齒輪專機的作用對立起來看，它只是提供了一種有益的補 充。隨著齒輪傳動技術的發展，肯定會不斷出現一些新型齒輪的應用需求，給我們提出研究和開發新型、 高效、高精度的齒輪加工設備的課題和任務。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4405&prev=4406&next=4404

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCBN刀具、PCD刀具、單晶刀具、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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弊社の製品の供給調達機能は：

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（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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直面曲軸製造技術及特種工藝www.tool.-tool.com

先進的曲軸加工生產線一般都比較短，但效率高、產量大，加工出的曲軸質量好且很穩定。如美國底特律 Ford發動機廠曲軸生產線只有17道工序，佔地面積6967m2，但年產V8發動機球鐵曲軸53.5萬 件。其先進技術主要體現在兩個方面：一是大量採用了CNC控制技術，形成柔性生產線;二是應用了許 多先進的高速、高效、柔性加工技術，簡化了工藝過程，提高了加工質量，同時也縮短了單件加工時間。另外，為適應降低成本等需要，近年來發動機曲軸加工採用了很多特種工藝，相比之下，國內大多數生產線還存在較大差距。





圖1 雙刀盤車-車拉機床

先進加工技術及裝備

曲軸屬於細長類零件，加工過程中主要定位基準是兩端中心孔，按其加工位置可分為兩種:一種是利用雙V型塊或其它方式找出曲軸支承軸頸的幾何中心，在此中 心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔;另一種是利用專門的質量定心機測出曲軸的質量中心，在此中心上加工出的中心孔稱為質量中心 孔。由於毛坯的幾何形狀誤差和質量分佈不勻等原因，一般兩者並不重合。

國內生產線中多采用幾何中心孔，但是利用幾何中心孔作定位中心進行車加工或磨加工時，工件旋轉會產生離心力，不僅影響加工質量，降低定心元件的使用壽命， 而且在加工後剩餘的動不平衡量較大。基於這種原因，國外大都採用質量中心孔，利用專門設計的測試設 備來測試質量中心，然後加工出中心孔，並且可將銑兩端長度和加工質量中心孔合併為一道工序，採用CNC技術控制，加工效率很 高。但需要注意的是，若毛坯彎曲變形嚴重或質量嚴重分佈不均勻，採用質量中心孔仍不能徹底解決上述 問題。因 此，筆者認為曲軸的質量中心孔和幾何中心孔應按毛坯質量的好壞合理選用：如果毛坯質量好，加工餘量小且加工餘量分佈均勻，這時曲軸的質量中心孔與幾何中心 孔會基本重合，不必花費較高的經費購置質量定心設備;如果毛坯質量較差，加工餘量大且加工餘量分佈不均勻，則優先選用質量中心 孔。

數控車-車拉技術

車拉技術在國外大量用於半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸。其加工形式可分為3種：直線車拉、內環刀 具旋轉車拉和外環刀具旋轉車拉。

數控高速外銑技術

對於平衡塊側面需要加工的曲軸，CNC高速外銑技術比CNC車削、CNC內銑、車-車拉的生產效率更 高。以四拐曲軸為例，CNC車-車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，而CNC高速外銑只要一道工序即 可完成(應用工件迴轉和銑刀進給伺服連動控制技術，可以一次裝夾不改變曲軸迴轉中心隨動跟踪銑削曲軸的連桿軸頸)。

CNC高速外銑的優點包括：切削速度高(可高達350m/min)、切削和工序循環時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數少、加工精 度更高且柔性更好，因此CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發展方向。





圖2 曲軸CBN磨削

CNC內銑技術

CNC內銑加工性能指標高於普通外銑加工，尤其對於鍛鋼曲軸，內銑更有利於斷屑，剛性特別好。數控 內銑銑削工藝是目前國際上曲軸連桿頸粗加工先進的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工，內銑工藝更是首選。

數控磨削技術

曲軸傳統的磨削工藝均採用磨削線速度為35m/s的普通曲軸磨床，砂輪進給和修整為手動進給，軸徑和台肩的磨削餘量大，砂輪耐用度低，需技術工人精工細作 才能磨出精品。目前，曲軸磨削採用多種磨削方式來加工，圖2為曲軸CBN磨削。

曲軸磨削可採用的技術有單序加工和復合加工等工藝。採用單序加工方式加工磨削效率很高，磨削後軸頸 的跳動量容易控制，砂輪一次修整完畢後能保證各軸頸尺寸的一致性。缺點是柔性差，只能加工一個系列 產品。加工曲軸前端和後端的有寬砂輪組合磨削等。u例如，磨削四拐曲軸主軸頸採用的工藝有五砂輪磨削(如圖3)，磨削四拐曲軸連桿頸採用的工藝有雙砂輪磨削 (如圖4)。

圖3 五砂輪磨削主軸





圖4 雙砂輪磨削連桿頸

複合加工是指一次裝夾磨削所有主軸頸和連桿軸頸，磨削連桿軸頸採用先進的擺動跟踪磨削技術，這種磨削方式最大的優點是柔性化 好。複合加工有兩種可以採用的工藝：順序磨削主軸軸頸及連桿軸頸(如圖5)和同步磨削主軸軸頸及 /或連桿軸頸(如圖6)。



圖5 順序磨削主軸頸和連桿頸





圖6 同步磨削主軸頸及/或連桿頸

曲軸深油孔加工採用槍鑽技術

曲軸深油孔加工是曲軸尤其是鍛鋼曲軸加工中的一個難題。曲軸深油孔的直徑一般在5～8mm之間，從 主軸頸到連桿頸傾斜貫通，屬典型細長孔，而且在曲面上加工，工藝性差。加工深油孔最好的辦法是採用 槍鑽工藝。

槍鑽不但可用來加工深孔(徑長比1:250)，而且也可用來加工淺孔(徑長比1:1)。槍鑽由鑽柄 (用於裝夾刀具)、鑽桿(用於連接刀頭，按加工孔的長度確定，採用韌性較好的材料)、鑽頭(切削部分，刀尖是偏心的，採用硬質合金材料)三部分焊接在一 起，中間有一通孔，外側面有一直V型槽。依靠中間通孔實現內冷卻，冷卻液從後刀而上的小孔處噴出， 可直接對切削區冷卻。當使用高壓冷卻液時，其切屑能從被加工孔中通過直V型槽有效排出，無需在鑽削 過程中定期退刀來排出切屑。在加工細長孔時，槍鑽可以將鑽孔、鏜孔、鉸孔一次完成，一次走刀便可加 工出高精度(IT6～8級)、直線度(0.16～0.33mm/1000mm)、粗糙度值(Ra3.2～0.1)孔。< /span>



據一汽大眾資料介紹，當用槍鑽加工發動機曲軸的深油孔時，必須使用尺寸適合的專用鑽套。他 們採用的鑽套是用硬質合金或合金工具鋼製造的精密槍鑽鑽套，其硬度為HRC 63～65，內孔表面粗糙度為Ra1.6～3.2，內外徑最大允許同軸度誤差為2um，前端面最大允許跳動誤差為5um，鑽套底面和工件表面的距離不超過 0.5mm，鑽套和主軸的同軸度誤差不超過5um，鑽套與槍鑽頭部的間隙保持在3～ 8um之內。使用槍鑽的機床主軸必須有較高的軸向和徑向剛度，使用時應正確選取切削用量。一般情況下，切削速度Vc為60～100m/min，進給量f為 0.015～0.03mm/r，油壓P為 2.5～6.0MPa，流量Q 為0.2～0.65L/s。

此外，加工發動機曲軸的深油孔時還需選擇專用的槍鑽油。一般槍鑽用切削液應有極壓添加劑，以保證在 高壓下形成油膜，防止產生幹摩擦。切削液的粘度與鑽孔直徑有關，直徑越小，粘度越低。送往槍鑽切削區的切削油和一般機械加工相比具有壓力高、流量大、過濾精度高的特點。流量應隨孔深的增大而增大，以保證切削油有更大的流速，達到通暢排屑的目的。

曲軸特種加工工藝

圓角滾壓工藝

曲軸的圓角滾壓是利用滾輪的壓力作用，在曲軸的主軸頸和連桿頸過渡圓角處形成一條滾壓塑性變形帶。這條塑性變形帶的特點包括：

產生的殘餘壓應力可與曲軸在工作時的拉應力抵消或部分抵消，從而提高疲勞強度。

硬度提高。滾壓使圓角處形成高硬度的緻密層，從而使曲軸的機械強度和疲勞強度提高。

表面粗糙度降低。圓角滾壓可使圓角表面粗糙度達到Ra0.1以下，從而大大減小圓角處的應力集中， 提高疲勞強度。

壓，且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同，同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不 同。 這樣可經濟地達到最佳的滾壓效果，最大限度地提高曲軸的抗疲勞強度。< /span> 經德國赫根塞特(HEGENSCHEID)公司測定，球鐵曲軸經滾壓後壽命可增至 100%～280%。





圖7 光整前後曲軸的對比

滾磨光整工藝

光整加工技術應用於發動機曲軸，可以使其表面質量大幅度提高。其主要工作原理是：由顆粒狀磨料和多 功能磨液以及水組成磨俱，磨俱在料箱中做複雜的自由運動，將工件沉沒於磨俱之中旋轉運動，工件與磨俱以一定的相對速度和作用力發生摩擦、擠壓、刻劃和微量 切削，以達到表面質量的提高。尤其對曲軸而言，由於結構複雜人工去除毛刺困難，光整技術就顯得尤為 重要。

光整加工技術的具體效果和主要特點包括：

能去除手工無法去除的鏽蝕、氧化層和改善缺陷，使表面光亮奪目柔和;

細化表面組織，提高軸頸表面殘餘壓應力的數值;

改善裝配性，提高可靠性和使用壽命，降低磨合期;

可大幅度地提高表面輪廓支撐長度率Tp值，提高表面耐磨性。

砂帶拋光工藝

曲軸的主軸頸、連桿軸頸及止推面都要求進行超精加工和拋光。傳統工藝是採用靠模油石超精加工機床， 加工後嚴重地破壞了軸頸的幾何形狀，形成馬鞍形(凹形)，而且對軸頸尺寸影響較大。國外曲軸的超精 加工早已採用數控砂帶拋光工藝，而且這種砂帶是防潮靜電植砂的(保證砂粒尖鋒朝外)。為了能對圓角 和軸肩拋光，砂帶兩側開槽以便與加工面貼合。

國外的曲軸砂帶拋光機可同時拋光主軸頸、連桿軸頸、圓角、軸肩及止推面。其結構均採用對夾式，每個 軸頸上用4片墊塊(中凹型)壓緊砂帶;墊塊和砂帶宜根據工件材質和硬度選擇;機床上的捲帶機能保證每個軸頸都有一段新砂帶(長度可調)參加工作;拋光的方 式以超精加工的原理進行。其效率和效果都遠遠優於油石。

對於球鐵曲軸的拋光與磨削，由於球鐵內的鐵素體磨削後會形成突起毛刺，所以應使軸的磨削轉向與工作轉向相反，拋光轉向與工作轉向相 同。這樣才能在拋光中有效地去除毛刺，避免工作時刮傷軸瓦。







引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4403&prev=4404&next=4398

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光學曲面超精密車削過程中的輪廓誤差補償控制方法www.tool-tool.com

—、前言

虞文華等學者通過對伺服系統動態特性對數控機床圓軌蹟的加工精度影響機理進行研究，認為在不考慮機床自身的幾何精度的前提下，系統的輪廓跟踪誤差主要是由 伺服系統的動態特性和聯動軸之間的動態參數不匹配而引起。因此，為提高機床的輪廓加工精度，國內外 的專家和學者一般從以下三個方面著手：

第一、機床精度補償。如， 代表當今世界超精密加工最高水平的三台大型超精密機床(美國LLNL國家實驗室的DTM—3型臥式大型光學金剛石車床、LODTM型立式大型光學金剛石車 床和英國Cranfield公司研製成功的OAGM—2500型超精密機床等)均採用了壓電式微位移機構，以實現在線精度控制補 償;

第二、運動軸的高精度跟踪控制。如，Tomizuka 提出了一種零相位誤差跟踪控制(ZPETC)算法，這是一種用於跟踪時變信號的數字式前饋控制算法，它可以得到極小的跟踪誤差和平滑的跟踪速度，但是它對 建模誤差和系統參數變化比較敏感，同時對插補數據的不連續(主要表現為速度和加速度變化的不連續引起的輸入的信號中的高頻成分)比較敏 感;

第三、聯動軸的交叉耦合控制。Koren提出了交叉鍋台輪廓控制(Cross— CoupledContourControl)算法，理論分析表明，即使在跟踪誤差非常小的情況下，系統的輪廓誤差仍然可能很大，因此，他直接將聯動軸之 間的輪廓誤差作為控制量來進行閉環輪廓控制。但是、在進行直線插補時，交叉耦合控制器是一個多變量 系統，在進行圓弧插補時，是一個多變量時變系統，系統的分析與控制均非常困難，另一方面，交叉鍋台輪廓控制器在結構設計、參數選擇等方面還不夠完善，限制 了其實際應用。種基於時間分割原理的數控插補誤差補償算法。該算法可實現以二次曲線代替直線段來逼近 給定輪廓，既能補償原插補算法所帶來的插補誤差，也可以減小插補數據的不連續對跟踪精度的影響，從而提高系統的輪廓加工精 度。

採用該方法的補償控制器不需對原有的插補裝置作任何改變，只是對伺服控制系統的軟件稍加修改。文章 分析了該算法的理論誤差，並在由哈爾濱工業大學機電學院研製的HCM—1型超精密車床上進行了實際的輪廓補償控制實驗，實驗結果證明了本算法可顯著提高機 床的輪廓加工精度。

二、補償算法

數控機床的插補算法主要分為：採樣數據法和參考脈衝法。這兩大類插補算法又各有許多種不同的具體實 現方式。在 研製的HCM—1型超精密車床上就採用了採樣數據法和參考脈衝法相結合的插補信號生成方法：首先採用採樣數據法進行數控粗插補，由粗插補控制器給出具有相 同時間間隔的一系列離散的點，然後在點與點之間則採用線性插補方法進行精插補，並最終生成可反映進給速度和位移的參考脈 衝。如圖1所示。在任意兩點之間的速度和位 移可分別表示為：



式中、At為插補週期。若用直線段來逼近輪廓曲線，一方面不可避免地存在輪廓誤差，另一方面則會引 起插補速度和加速度的不連續。同時，由於直線段不具有會聚作用，會造成所加工光學零件在使用過程中 彌散斑較大，影響使用性能。

為了解決這一問題，現採用了一種新的輪廓誤差補償控制算法，這種算法的主要特點就是對插補系統給定的指令進行了修改，使得在任意插補週期內的位置伺服控制 器的給定進給速度是線性變化的。如圖2所示。則在i—i+1時間段內速度和位移表達式分別見式(3)和(4)。





式(4)中，k的取值反映了速度曲線的斜率和位移曲線的曲率，如圖3所示。在保證誤差補償的精度的 基礎上，考慮到分析方便，本文中取k=2。這樣，實際上把原來的用直線段逼近光學曲線變成了用二次 曲線來逼近。



三、誤差分析

為了便於分析非球曲面插補的理論誤差，我們假設在第i點附近的非圓曲線可用與其有共同曲率半徑的密切圓來代替，如圖4所 示。第i點的曲率為：







該密切圓的半徑R=1/C，這樣我們就把非圓曲線插補及補償控制誤差的分析轉變成了圓弧插補及補償控制誤差的分析，從而使問題得到了很大的簡化。

當採用內接弦來逼近原弧時，其插補原理誤差為：





本文中介紹的插補誤差補償算法相當於在原線性位置插補算法的基礎上增加了一個補償控制量△E,











由式(9)可知，由原來的步距角的二次方減小到了步距角的四次方，即對同一曲線而言，在相同的插補誤差條件下，逼近的內接弦長度可增大100倍，從而極大 地減小了上位機的運算量，使上位機實現實時插補成為可能。

四、實驗驗證

為了驗證本方案的有效性，在由哈爾濱工業大學機電學院研製的HCM—1型超精密機床上進行了實際的圓弧輪廓控制實 驗。該機床數控系統的原理圖見圖5，它採用多處理器分佈式控制結構，通過單頻激光干涉儀構成位置閉 環控制，伺服週期為8ms，插補週期為40ms。圓弧半徑為30mm。進給速度為5mm/min。其中，在用直線段逼近 時，直線段的長度取0.05mm。



採用本補償控制方法之後，機床的輪廓控制精度可提高0.1μm。





引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4397&prev=4398&next=4396

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車銑複合加工的關鍵技術與應用前景www.tool-tool.com

加工效率與精度是金屬加工領域追求的永恆目標。隨著數控技術、計算機技術、機床技術以及加工工藝技 術的不斷發展，傳統的加工理念已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，複合加 工技術應運而生。一般來說，複合加工是指在一台加工設備上能夠完成不同工序或者不同工藝方法的加工 技術的總稱。目前的複合加工技術主要表現為2 種不同的類型，一種是以能量或運動方式為基礎的不同加工方法的複合;另一種是以工序集中原則為基礎的、以機械加工工藝為主的複合，車銑複合加工是近年來該 領域發展最為迅速的加工方式之一。

目前的航空產品零件突出表現為多品種小批量、工藝過程複雜，並且廣泛採用整體薄壁結構和難加工材 料， 因此製造過程中普遍存在製造週期長、材料切除量大、加 工效率低以及加工變形嚴重等瓶頸。為了提高航空複雜產品的加工效率和加工精度，工藝人員一直在尋求 更為高效精密的加工工藝方法。車銑複合加工設備的出現為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有 效解決方案。

與常規數控加工工藝相比，複合加工具有的突出優勢主要表現在以下幾個方面。

(1)縮短產品製造工藝鏈，提高生產效率。

車銑複合加工可以實現一次裝卡完成全部或者大部分加工工序，從而大大縮短產品製造工藝鏈。這樣一方 面減少了由於裝卡改變導致的生產輔助時間，同時也減少了工裝卡具製造週期和等待時間，能夠顯著提高生產效率。

(2)減少裝夾次數，提高加工精度。

裝卡次數的減少避免了由於定位基準轉化而導致的誤差積累。同時，目前的車銑複合加工設備大都具有在 線檢測的功能，可以實現製造過程關鍵數據的在位檢測和精度控制，從而提高產品的加工精度。

(3)減少佔地面積，降低生產成本。

u 雖然車銑複合加工設備的單台價格比較高，但由於製造工藝鏈的縮短和產品所需設備的減少，以及工裝夾具數量、車間佔地面積和設備維護費用的減少，能夠有效降 低總體固定資產的投資、生產運作和管理的成本。

複合加工的關鍵技術

儘 管複合加工具有常規單一加工無法比擬的優勢，但實際上目前在航空製造領域裡車銑複合加工的利用率並未得到充分發 揮。其關鍵原因在於車銑複合加工在航空製造領域的應用時間還比較短，適用於航空零件結構工藝特性的 車銑複合加工工藝、數控編程技術、後置處理以及仿真技術尚處於摸索階段。為了充分發揮車銑複合加工 設備的效能，提高產品的加工效率和精度，必須全面攻克和解決上述關鍵基礎，並實現集成化應用。

1 車銑複合加工的工藝技術

與常規加工設備不同的是，一台車銑複合加工中心實際上相當於一條生產線。如何根據零件工藝特性和車 銑複合加工的工藝特點制定合理的工藝路線、裝卡方法和選用合理的刀具是實現高效精密加工的關鍵。

工 序集中是複合加工最為鮮明的工藝特點。因此，科學合理的工藝路線是提高車銑複合加工效率和精度的 關鍵因素。以圖1 所示瑞士寶美公司的S192F 銑車複合加工中心為例，該機床具有五軸銑、車削、鏜削、鑽孔、鋸斷以及自動進料等功能，採用FANUC 31i 數控系統，具有刀矢平滑、超強前瞻、高速插補等功能，特別適合軸類、迴轉類等零件的高速精密加工。在航空葉輪加工中，該加工中心具有突出的優勢。當採用棒 料作為葉輪毛坯時，常規的葉輪加工工藝路線 首先利用數控車床車削葉輪外部輪廓，然後精車加工基準;在此基礎上利用五軸數控加工中心進行開槽、粗加工、半精加工以及型面和輪轂的精加工;最後在五軸加 工中心或鑽孔設備上進行孔加工。而採用S192F 銑車加工中心不僅可以通過一次裝卡完成上述工藝的全部加工，而且當採用棒料進行加工時還可以通過鋸斷、自動送料等功能實現葉輪的批量加工，整個過程無需人 工干預可以全部自動完成。其工藝路線的設置可採用如下方式：主軸裝卡棒料→粗車葉輪外部輪廓→精車 外部輪廓→五軸銑削開槽→流道粗加工→流道半精加工→流道精加工→鑽孔→背主軸裝卡→車削葉輪底部平面→鑽 孔。可以看出，一次裝卡即完成全部葉輪加工工序，加工效率及精度可以得到大幅提高。

對於具 有雙刀架的車銑加工中心(如圖2 所示奧地利的WFL 車銑複合加工中心)，雙刀塔的設備都具有雙通道的控制系統，上下刀架可單獨控制，同步加工可以通過代碼中的同步語句來實 現。為充分發揮設備的加工能力，可以在加工條件允許的前提下，通過雙刀架的同步操作實現零件的多個 工序同時加工。可以通過上下刀架的同步設置，在粗車外形的同時完成內孔的粗鏜加工，從而進一步提高 加工效率。通過上下刀架的同步運動，完成一系列孔的加工，不僅提高了加工的效率，同時還可以通過鑽 孔軸向力的相互抵消來減少工件變形的影響。為實現這種功能，需要在前期工藝設計的時候對工藝方案進 行系統深入的研究，確定工藝路線的串行和並行順序，並通過對加工程序的合理組合實現上述功能。

2 車銑複合加工的數控編程技術

車 銑複合加工技術的發展，也對數控編程技術提出了更高的要求，這也是製約車銑複合加工設備在實際生產應用中的一個瓶頸環 節。由於車銑複合加工投入實際生產的應用時間較短，在沒有專業的複合加工解決方案的情況下，通常是 利用通用CAM 軟件規劃出部分加工程序，然後工藝人員再對程序進行手工整合，以滿足複合加工機床對加工程序的要 求。這種解決方法對工藝人員的要求非常高。與傳統的數控編程技術相比，車銑複合加工的程序編制難點主要體現在以下幾個方面。

(1)工藝種 類繁雜。對於工藝人員來說，不僅要能掌握數控車削、多軸銑削、鑽孔等多種加工方式的編 程方法，而且對於工序間的銜接與進退刀方式需要準確界定。因此在進行數控編程時，需要對當前工序加 工完成後的工序模型和加工餘量的分佈有直觀的認識，以便於下一道工序的程序編制和進退刀的設置。

(2)程序編制過程中的串並行順序的確定 必須嚴格按照工藝路線確定。許多零件在車銑複合加工中心上 加工時可實現從毛料到成品的完整加工，因此加工程序的編制結果必須同工藝路線保持一致。同時，對於 多通道並行加工也需要在數控加工程序編制的過程中進行綜合考慮。可見，為實現高效的複合加工應該發 展工藝- 編程- 仿真一體化的工藝解決方案。

(3) 對於車銑複合加工的某些功能，目前的通用CAM 軟件尚不支持。與常規單台設備加工相比，車銑複合加工具備的機床運動和加工功能要復雜的多，目前的 通用CAM 軟件尚不足以完全支持這些先進功能的程序編制，如在線測量、鋸斷、自動送料、尾座控制等。因此，利 用通用CAM 軟件編制出來的程序仍然需要大量的手工或交互的方式才能應用於自動化的車銑複合加工。

(4)加工程序的整合。目前通用CAM 軟件編制完成後的NC 程序之間是相互獨立的，要實現車銑複合這樣複雜的自動化完整加工，需要對這些獨立的加工程序進行集成和整 合。 這種整合必須以零件的工藝路線為指導，首先確定出哪些程序是並行的，然後對不同工藝方法的加工 順序進行確定，並給出準確的換刀、裝卡更換、基準轉化以及進退刀指令等。

可以看出，車銑複合加工數控程序編制難度非常大，而目前的通 用 CAM 軟件用於車銑複合加工仍然存在很多缺陷和不足。為彌補這些不足，在現有通用CAD/CAM 軟件的基礎上開發適用於產品工藝和復合加工設備的專用編程系統是一種更為現實的解決方案。這一方面 降低了軟件購置的重複投資，同時也能避免由於編程平台不統一而造成的工藝知識不能重用、人員配置複雜等缺陷。

3 車銑複合加工的後置處理技術

與數控編程技術相對應，車銑複合加工由於工藝方法複雜、運動部件多等原因，從而對目前的後置處理軟件及技術提出了更高的要 求。與常規數控設備相比，其後置處理的難點主要體現在以下幾個方面。

(1) 不同工序間的銜接運動要求嚴格準確。由於在車銑複合設備上進行的加工工藝種類繁多，因此在當 前工序加工完成之後必須及時、準確地完成加工方式、刀具、運動部件的自動切換，以保證加工過程的正確和安 全。為了達到這個目的，一方面要求設置合理的進退刀方式以及自動換刀、冷卻液開和停的時機，另外更 為重要的是在進行當前工序加工時需要設定其他非運動部件所處的位置。這樣才能避免機床在換刀和加工 過程中運動部件與非運動部件之間的碰撞，確保加工過程安全穩定。

由於復合加工中工藝路線相對較長，依靠人工去對後置 完成後的NC 代碼進行組織和集成不僅效率低而且也容易導致錯誤的發生。理想的解決方法是在後置處理過程中能夠對 加工順序和刀位文件中蘊含的工藝方法進行自動判定，並能在後置處理完成後的NC 代碼中自動保持。為此，數控編程完成後的刀位文件信息中不僅需要包含相應的工藝方法、刀位信息，還 需要包含對應的加工順序、所採用的刀具種類和編號，這樣才能在後置處理的過程中達到工藝順序、工藝方法和刀具的自動判 定。

(3)不同加 工方式的後置處理技術。車 銑複合加工的後置處理程序不僅要求能夠實現多軸數控銑削、車削、鑽削加工的後置處理，還要能夠實現鋸斷、自動進料、尾座控制以及程序循環調用等功能，車銑 複合加工的後置處理算法基本上囊括了現有數控加工所有工藝種類的後置處理方法，並且還要能夠實現不同加工方式之間的無縫集成和運動銜 接。

(4) 控制系統先進功能的充分利用。目前用於車銑複合加工中心的數控系統都是非常先進的控制系統， 如寶美S192FT 採用的FANUC 31i系統、WFL 150 採用的SINUMERIK840D 系統。這些先進的控制系統大都具備進給自動優化、刀矢平滑、超強前瞻以及高速、高精度插補等先進功 能。因此，必須要將這些先進數控系統的功能反映在後置處理階段完成的加工代碼中的合適位置，才能實現 車銑複合加工設備效能的充分利用。

(5) 非切削功能的處理和調用。複合加工機床除了具備車、銑、鑽、鏜等切削功能外，還具備在各工序 之間過渡所需的非切削功能，如自動送料、卸料、主軸對接、尾座控制等。在後置處理中需要將這些功能 作為一個公用模塊供程序調用，調用的順序和時機需要根據工藝路線來確定。這些功能目前的後置處理軟 件尚不能提供。

4 車銑複合加工的仿真技術

車 銑複合加工由於運動部件多、功能複雜，程序編制完成後的加工仿真就顯得尤為重要。由於我國航空製 造廠車銑複合加工投入實際生產的時間較短，目前還沒有成熟的仿真應用技術，因此大部分廠家是通過試切加工來驗證和優化程序，這就導致工藝準備週期長、研製 風險和加工成本高。

為了提高車銑複合加工的應用水平和編程效率，必須大力推動仿真技術的應用。目前用於車銑複合加工仿 真的軟件主要有TopSolid、Gibbs 等，但這些軟件普遍價格昂貴，我國航空製造領域引進較少。實際上，實現車銑複合加工的仿真也可藉助 目前的通用數控加工仿真軟件(如Vericut、NCSimul 等)，根據車銑複合加工設備的結構、運動特點、特殊功能及數控系統，通過定制及宏功能開發實現加工過程的運動仿真。

利用通用的數控加工仿 真軟件實現車銑複合加工的仿真需要首先在仿真係統裡構建相對真實的機床環境，重點在於機床各運動部件之間的相對運動關係和幾何位置關 係的建立。在此基礎上，建立加工過程中所採用的刀具庫及相應的刀具編號。然後配置機床設備的數控系統和數控程序的加工基準，並將後置完成的NC 代碼載入仿真係統中，即可執行加工過程的仿真工作。與常規數控加工不同的是，有些功能(如多通道加 工、尾座控制等)還需要通過宏功能的開發和定制來完成。

車銑複合加工技術的應用前景及發展建議

近 年來，車銑複合加工中心在我國飛機、航空發動機以及附件廠等航空製造廠家都有引進。設備類型主要集 中於奧地利WFL 公司的車銑複合系列產品和瑞士寶美公司銑車複合加工中心等。但由於投入實際應用的時間不長，普遍缺乏 與產品工藝特點和設備工藝特性相適應的成熟的加工工藝、編程手段和後置處理等技術手段。因此，目前 引進的車銑複合加工設備基本上處於相對較低的運行水平。

航空產品製造過程中面臨的主要問題突出表現為工藝路線長、工藝過程複雜、加工效率低、加工變形嚴重、加工成本高，車銑複合加工無論是在飛機製造還是在發動 機製造領域都有著極為廣闊的發展空間。

如 飛機機身整體框的銑削加工通常要經過下料/ 毛坯製備、基準加工、粗加工內形、粗加工外形、精修基準、半精及精加工內形、半精和精加工外形、孔加工、鉗工修整、檢測等數十個工序、多次翻轉裝夾才能完 成。而目前航空發動機領域的整體葉盤加工也是採用整體鍛造毛坯，經過車銑、銑削、拋光、表面處理及 強化、檢測探傷等幾十道工序才能完成。這些零件往往製造週期長，佔機時間通常達到幾百小時，而且加 工過程中都需要使用多台不同類型的數控機床和大量的夾具、刀具、測具等。另外，裝卡的反復更換不僅 造成零件製造過程中的等待時間過長，影響生產週期，而且也會造成裝卡誤差的積累，從而影響零件的尺寸精度和加工結果。

車銑複合加工可以通過一次裝卡實現上述典型航空零件的全部或大部分工序的加工，從而為複雜航空零件的高效、精密加工提供了一種新途 徑。其應用優勢主要體現在以下幾個方面：(1)裝卡次數顯著減少，提高加工效率的同時消除因機床和 裝卡方式的改變而導致的誤差。

引用出處：

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

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