机械加工工艺技术专业培训

机械加工工艺2008.10一、生产质量控制基础知识

批量生产后现场的质量检控和持续改善手段是什么？

ISO9000的质量观点

从根本上，质量应当是由消费者来定义-一件高质量的产品是指消费者认为具有高质量的产品；数据是质量管理中最重要的信息，是质量管理的基础，包括以下几个方面：总体：提供数据的原始集团，或研究对象的全体；样本：从总体中抽取的一部分个体所构成的集合；样品：组成样本的每一个个体；样本容量：样本中所含样品的数量；质量控制工具----控制图控制图是一些带有统计结果确定的控制上限和下限（UCL和LCL）的趋势图；通过测绘样本数据，可以记录这些样本点的波动情况，如果这些样本点落在控制上下限以外，则表明过程“失控”；过程上下限以外的样本点通常是由于一些特殊的原因或者是例外造成的。只有当这些特殊的原因被消除后，该过程才能被认为是“受控”。受控标准：控制点不超过控制界限；控制图上点的排列分布无缺陷；

如表列：有10个子组（按要求应当是25组或更多），每个子组记录5个零件测量数据（要求至少3~5个），每一组分别有平均数[]和级差[R].同时可以算出平均级差[]和过程平均[]Cpk是通过CPU和CPL计算出能力指数Cpk，其取两者中小的数值，Cpk值一般要大于1.33，大于1.67时可以认为生产过程非常稳定。

在统计数据的基础上，计算控制上下限，包括均值的上下限和极差的上下控制限：根据子组中样本数量不同，常量的选择按照表规定进行：n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22d21.131.692.062.332.532.72.852.973.08A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31Figure6:ControlChartforAveragesFigure7:ControlChartforRanges数据点在要求的控制范围之外

数据在控制极限之内，但连续有7个点在中线之下或中线之上

连续7个点上升或下降

一般来讲，要想稳定控制产品，需要保证2/3以上产品尺寸集中在1/3带宽内；

过程能力指数Cpk监控–长期行为Cpk主要用于周期性的过程评价，反映的是稳定状态下的实际加工能力，影响因素包括操作者、设备、原材料、工艺方法和生产环境等，是日常生产过程中控制产品质量和生产持续改善的重要手段。其用于评价的数据要考虑子组大小、子组频率和子组数大小，它的方差计算为=/d2，其中为子组级差的均值，d2是随样本容量变化的常数；Cpk为CPU、CPL小者，用于能力评价可见：CP反映的是数据分布的情况，而CPK同时反映了数据的分布情况和中心位置；如图：上面的统计分析表示CP和CPK都大于1，数据分布小于公差带；而且平均值位于公差带的中间位置；下面的统计图所显示的CP值和上面的是一样的，但CPK会小于1，其数据分布已经延出上限范围；Figure14:CpistheSameforBothDistributionsCPK为1，整个数值统计扩展区域正好等于加工零件的工艺要求；数据的平均值正好在工件要求的中间值；

CPK大于1，整个数值统计扩展区域小于加工零件的公差要求；数据的平均值正好在工件要求的中间值；

过程性能能指数Ppk-短期行行为：在美国三三大汽车车公司制制定的QS-9000标准中提提出的，，用于实实时过程程能力研研究和初初始过程程能力评评估，比比较适用用于带有有验收的的场合，，其评价价的数据据为一段段时间内内的连续续采集样样本：抽检样本本尺寸均均值：方差：Ppk1=Ppk2=其中：…….为零件的的实际检检测尺寸寸，样本本单元n一般取50件；USL和LSL为该尺寸寸加工精精度要求求的上下下极限尺尺寸；取取上述两两个Ppk值中中的较小小值用做做评价；；注：设备备验收时时通常采采用的cmk值值和Ppk值的的算法是是相同的的，但是是在应用用过程中中尽量避避免其他他加工因因素的影影响设备验收收案例80%的的质量问问题是由由20%的原因因所引起起的：不不要试图图确定所所有存在在的质量量问题，，而是要要找出一一小部分分有最大大影响的的引起问问题的原原因。零件的加加工误差差是怎样样产生的的？机床的误误差加工中刀刀具相对对于工件件的成形形运动一一般都是是通过机机床完成成的，因因此，工工件的加加工精度度在很大大程度上上取决于于机床的的精度。。机床制制造误差差对工件件加工精精度影响响较大的的有：主轴回转转误差；；导轨误差差；传动链误误差；机床的磨磨损将使使机床工工作精度度下降。。主轴回转转误差：机床主轴轴是装夹夹工件或或刀具的的基准，，并将运运动和动动力传给给工件或或刀具，，主轴回回转误差差将直接接影响被被加工工工件的精精度。主轴回转转误差是是指主轴轴各瞬间间的实际际回转轴轴线相对对其平均均回转轴轴线的变变动量。。它可分分解为径径向圆跳跳动、轴轴向窜动动和角度度摆动三三种基本本形式。。1）产生生主轴径径向回转转误差的的主要原原因有：：主轴几段段轴颈的的同轴度度误差、、轴承本本身的各各种误差差、轴承承之间的的同轴度度误差、、主轴绕绕度等。。它们对对主轴径径向回转转精度的的影响大大小随加加工方式式的不同同而不同同。2）产生生轴向窜窜动的主主要原因因是主轴轴轴肩端面面和轴承承承载端端面对主主轴回转转轴线有有垂直度度误差。。适当提高高主轴及及箱体的的制造精精度，选选用高精精度的轴轴承，提提高主轴轴部件的的装配精精度，对对高速主主轴部件件进行平平衡，对对滚动轴轴承进行行预紧等等，均可可提高机机床主轴轴的回转转精度。。车削加工工中由于于切削力力方向固固定，主主轴回转转误差重重要取决决于主轴轴的圆度度镗削加工工，由于于切削力力F的作作用方向向随着主主轴的回回转而回回转，在在切削力力F的作作用下，，主轴总总是以其其轴颈某某一固定定部位与与轴承内内表面的的不同部部位接触触，因此此，轴承承内表面面的圆度度误差对对主轴径径向回转转精度影影响较大大，而主主轴颈圆圆度误差差的影响响则不大大导轨误差导轨是机床床上确定各各机床部件件相对位置置关系的基基准，也是是机床运动动的基准。。车床导轨轨的精度要要求主要有有以下三个个方面：在在水平面内内的直线度度；在垂直直面内的直直线度；前前后导轨的的平行度(扭曲)。卧式车床导导轨在水平平面内的直直线度误差差△1将直直接反映在在被加工工工件表面的的法线方向向（加工误误差的敏感感方向）上上，对加工工精度的影影响最大。。卧式车床导导轨在垂直直面内的直直线度误差差△2可引引起被加工工工件的形形状误差和和尺寸误差差。但△2对加工精精度的影响响要比△1小得多。导轨存在平平行度误差差(扭曲)时，刀架架运动时会会产生摆动动，刀尖的的运动轨迹迹是一条空空间曲线，，使工件产产生形状误误差。传动链误差差传动链误差差是指传动动链始末两两端传动元元件间相对对运动的误误差。一般般用传动链链末端元件件的转角误误差来衡量量。例如在齿轮轮加工设备备中，刀具具和工件直直接的啮合合运动依靠靠两者之间间的传动链链保证，当当出现传动动链误差室室，会反映映在零件的的分齿精度度上；刀具的误差差刀具误差对对加工精度度的影响随随刀具种类类的不同而而不同。采采用定尺寸寸刀具、成成形刀具、、展成刀具具加工时，，刀具的制制造误差会会直接影响响工件的加加工精度；；而对一般般刀具(如车刀等)，其制造误误差对工件件加工精度度无直接影影响。任何刀具在在切削过程程中，都不不可避免地地要产生磨磨损，并由由此引起工工件尺寸和和形状地改改变。正确确地选用刀刀具材料和和选用新型型耐磨地刀刀具材料，，合理地选选用刀具几几何参数和和切削用量量，正确地地刃磨刀具具，正确地地采用冷却却液等，均均可有效地地减少刀具具的尺寸磨磨损。必要要时还可采采用补偿装装置对刀具具尺寸磨损损进行自动动补偿。.夹具的误差差夹具的作用用是使工件件相对刀具具和机床具具有正确的的位置，因因此夹具的的制造误差差对工件的的加工精度度(特别使位置置精度)有很大影响响。如图钻床夹夹具中，钻钻套轴心线线f至夹具定位位平面c间的距离误误差，影响响工件孔a至底面B尺寸L的精度；钻钻套轴心线线f至夹具定位位平面c间的平行度度误差，影影响工件孔孔轴心线a至底面B的平行度；；夹具定位位平面c与夹具体底底面d底的垂直度度误差，影影响工件孔孔轴心线a与底面B间的尺寸精精度和平行行度；钻套套孔的直径径误差亦将将影响工件件孔a至底面B的尺寸精度度和平行度度。定位误差定位误差由由基准不重重合误差和和定位副制制造不准确确误差造成成。a).基准不重合合误差在零件图上上用来确定定某一表面面尺寸、位位置所依据据的基准称称为设计基基准。在工工序图上用用来确定本本工序被加加工表面加加工后的尺尺寸、位置置所依据的的基准称为为工序基准准。一般情情况下，工工序基准应应与设计基基准重合。。b).定位副制造造不准确误误差工件在夹具具中的正确确位置是由由夹具上的的定位元件件来确定的的。夹具上上的定位元元件不可能能按基本尺尺寸制造得得绝对准确确，它们得得实际尺寸寸(或位置)都允许在分分别规定得得公差范围围内变动。。同时，工工件上的定定位基准面面也会有制制造误差。。工件定位位面与夹具具定位元件件共同构成成定位副，，由于定位位副制造得得不准确和和定位副间间的配合间间隙引起的的工件最大大位置变动动量，称为为定位副制制造不准确确误差。基准不重合合误差的方方向和定位位副制造不不准确误差差的方向可可能不相同同，定位误误差取为基基准不重合合误差和定定位副制造造不准确误误差的矢量量和。工艺系统受受力变形引引起的误差差机械加工工工艺系统在在切削力、、夹紧力、、惯性力、、重力、传传动力等的的作用下，，会产生相相应的变形形，这种变变形会破坏坏了刀具和和工件之间间的正确的的相对位置置，使工件件的加工精精度下降。。减小工艺系系统受力变变形的途径径工艺系统刚刚度的论述述可知，若若要减少工工艺系统变变形，就应应提高工艺艺系统刚度度，减少切切削力并压压缩它们的的变动幅值值。主要方方面包括：：l提高工艺系系统刚度l提高工件和和刀具的刚刚度l提高机床刚刚度l采用合理的的装夹方式式和加工方方式l减小切削力力及其变化化l合理地选择择刀具材料料，增大前前角和主偏偏角，对工工件材料进进行合理的的热处理以以改善材料料地加工性性能等，都都可使切削削力减小。。工艺系统受受热变形引引起的误差差工艺系统热热变形对加加工精度的的影响比较较大，特别别是在精密密加工和大大件加工中中，由热变变形所引起起的加工误误差有时可可占工件总总误差的40%～70%。机床、刀刀具和工件件受到各种种热源的作作用，温度度会逐渐升升高，同时时它们也通通过各种传传热方式向向周围的物物质和空间间散发热量量。当单位位时间传入入的热量与与其散出的的热量相等等时，工艺艺系统就达达到了热平平衡状态。。减小工艺系系统热变形形的途径：：l减少发热和和隔热l改善散热条条件l均衡温度场场l改进机床结结构l加快温度场场的平衡l控制环境温温度内应力重新新分布引起起的误差细长轴零件件经过车削削以后，棒棒料在轧制制中产生的的内应力要要重新分布布，产生弯弯曲，如右右图示。冷冷校直就是是在原有变变形的相反反方向加力力F，使工件向向反方向弯弯曲，产生生塑性变形形，以达到到校直的目目的。在F力作用下，，工件内部部的应力分分布如图b所示。当外外力F去除以后，，弹性变形形部分本来来可以完成成恢复而消消失，但因因素心变形形部分恢复复不了，内内外层金属属就起了互互相牵制的的作用，产产生了新的的内应力平平衡状态，，如图c所示，所以以说，冷校校直后的工工件虽然减减少了弯曲曲，但是依依然处于不不稳定状态态，还会产产生新的弯弯曲变形。。工件上一旦旦产生内应应力之后，，就会使工工件金属处处于一种高高能位的不不稳定状态态，它本能能地要向低低能位的稳稳定状态转转化，并伴伴随有变形形发生，从从而使工件件丧失原有有的加工精精度。减小内应力力变形误差差的途径改进零件结结构——设设计零件时时，尽量做做到壁厚均均匀，结构构对称，以以减少内应应力的产生生。合理安排分分布加工余余量和优化化切削参数数，减小加加工残余应应力；增设消除内内应力的热热处理工序序合理安排工工艺过程———粗加工工和精加工工宜分阶段段进行，使使工件在粗粗加工后有有一定的时时间来松弛弛内应力。。二、现生产产加工工艺艺柔性化的生生产制造过过程目前汽车零零件的生产产中，加工工过程所采采用的设备备通常是在在能够实现现多功能加加工、数字字化控制、、灵活多变变、可实现现高效率、、高精度加加工的数控控设备上完完成，包括括加工中心心、数控车车床及车铣铣复合加工工中心、数数控齿轮加加工设备；；除除了了常规加工工方式,对对于孔、、凹槽以及及常用于车车削或螺纹纹切削的表表面，铣削削也有其日日益增长的的竞争力，，通过可转转位刀片、、整体硬质质合金技术术的应用，，生产效率率、可靠性性和质量一一致性得以以大大提高高；长齿厂红旗旗世纪星轿轿车的变速速器壳体在在2001年新引进进的瑞士DIXI200三工工位加工中中心（二台台约1100万人民民币）上完完成，设备备具备60把的刀刀库，机械械手自动换换刀，生产产精度满足足设计要求求，生产一一致性好，，CPK可可达1.67，全部部工序可以以在一台设设备上集中中完成，生生产节拍约约30min/件两两台设备同同时生产；；能够保证证现行的生生产节拍；；变速器厂的的壳体生产产线现生产应用用的发展方方向：柔性化化生产产的迅迅速崛崛起、、关键键加工工环节节高精精度专专用加加工设设备相相辅相相成：：加工中中心适适合与与柔性性生产产线的的模块块化组组建，，可实实现对对系统统设备备的分分阶段段投资资，有有利于于提高高投资资的经经济效效益，，并能能够实实现灵灵活换换型生生产。。充分利利用设设备功功能复复合化化和多多轴联联动的的特点点，提提高装装夹技技术，，在一一次装装夹中中完成成多个个表面面加工工，在在保证证位置置精度度的前前提下下，提提高生生产效效率加工与与检测测相结结合，，实现现快速速对刀刀、加加工过过程检检测和和刀具具补偿偿；在现有有设备备机床床上，，开展展高速速加工工技术术研究究汽车更更新换换代的的速度度明显显加快快，产产品市市场寿寿命进进一步步缩短短。与与此同同时，，汽车车变型型品种种逐渐渐增多多，投投产批批量日日益减减少。。为满满足全全球市市场的的不同同个性性化需需求，，多品品种柔柔性生生产越越来越越成为为竞争争的决决定因因素，，设备备的生生产效效率和和柔性性已成成为选选择设设备的的主要要因素素；近年来来,高速加加工中中心的的结构构、驱驱动和和技术术性能能有了了长足足的发发展和和提高高。在在结构构和驱驱动方方式上上经历历了从从滚珠珠丝杆杆－立立柱移移动式式到直直线电电机－－框中中框结结构的的二代代发展展。高高速切切削和和高速速进给给的应应用使使加工工的基基本时时间变变得越越来越越短。。例如如：铣削削深度度14.1mm的M6螺孔仅仅需1.2s；现代高高速加加工中中心已已成功功的将将原本本是相相互矛矛盾的的柔性性和生生产率率融合合到了了一起起。相相继出出现由由高速速加工工中心心组成成的柔柔性生生产线线，由由于它它具有有高生生产率率、高高加工工柔性性和能能力柔柔性，，既能能满足足当前前多品品种的的加工工任务务，也也能通通过调调整或或扩充充设备备来适适应未未来的的加工工任务务，这这种柔柔性生生产线线正越越来越越多地地被汽汽车工工业所所采用用。通常认认为高高速切切削的的切削削速度度比常常规切切削速速度高高5~10倍以以上。。基本本特征征是主主轴转转速高高，机机床主主轴的的转速速可达达到10000r/min～～20000r/min。切切削速速度高高，切切削速速度可可达到到100～8000m/min。。进给给速度度高，，进给给速度度可达达到15～～90m/min。。特特点：：①切切削力力随着着切削削速度度的提提高而而下降降；②②切削削产生生的热热量绝绝大部部分被被切屑屑代走走；③③加工工表面面质量量提高高；④④在高高速切切削范范围内内机床床的激激振频频率远远离工工艺系系统的的固有有频率率范围围。不同加加工工工艺对对应的的高速速切削削线速速度范范围加工工艺高速切削速度（m/min）车削700~7000铣削300~6000钻削200~1100拉削30~75铰削20~500因此：：有利于于使用用小直直径刀刀具；；有有利于于加工工薄壁壁零件件和脆脆性材材料；；有有利于于加工工较大大零件件；可可替替代其其他加加工工工艺（（如磨磨削）），获获得显显著的的经济济效益益。传传统统切削削工艺艺很难难加工工的工工件材材料（（如镍镍基合合金、、钛合合金、、纤维维增强强塑料料等））在高高速切切削条条件下下将变变得易易于切切削，，这有有利于于设计计新材材料的的选用用。切削速速度要要达到到8000～～12000m/min。进给速速度要要达到到15～90m/min。刀具耐耐用度度要达达到300～1000min。切削温温度要要承受受800～～1200℃。。高速加加工工工艺实实现的的主要要问题题应对对：1、高高速加加工中中随着着切削削速度度的提提高，，刀具具寿命命会下下降问问题的的应对对：高速切切削刀刀具满满足的的条件件：硬质合合金刀刀具：：硬质合合金刀刀具应应用的的最为为广泛泛，发发展的的也很很快，，硬质质合金金刀具具有良良好的的综合合切削削性能能，用用于高高速切切削刀刀具的的硬质质合金金材料料主要要是质质量优优良的的细颗颗粒、、超细细颗粒粒的材材料结结构，，其强强度可可达到到3000N/mm²～～24000N/mm²²，红红硬性性可达达到800℃-900℃℃。由由于采采用先先进的的成形形工艺艺、烧烧结技技术、、纳米米技术术、超超细技技术，，硬质质合金金刀具具近几几年不不断涌涌现出出新的的牌号号，使使硬质质合金金刀具具更具具有切切削的的针对对性。。涂层刀刀具:涂层刀刀具基基体:高高速钢钢、硬硬质合合金涂层刀刀具材材料:TiN、TiC、TiCN、、TiA、、AlCrN、、金刚石石涂层层和、、CBN涂层层涂层刀刀具技技术:复复合涂涂层，，多元元涂层层，纳纳米涂涂层涂层刀刀具应应用:钻钻头、、铰刀刀、丝丝锥、、滚刀刀、拉拉刀、、剃刀、、插刀刀、硬硬质合合金刀刀片陶瓷刀刀具：：陶瓷刀刀具有有氧化化铝基基Al2O3和和氮化化硅基基Si3N4两两大类类，红红硬性性可达达到1100℃℃-1200℃℃，切切削削速度度可达达到800m/min，，主要要应用用于铸铸铁零零件的的加工工，目目前在在中国国汽车车制造造业中中陶瓷瓷刀具具主要要应用用在发发动机机气缸缸体缸缸孔、、制动动毂、、轮毂毂的粗粗加工工、半半精加加工和和精加加工中中。金属陶陶瓷刀刀具：：金属陶陶瓷刀刀具是是以TiC为基基体,添加加TiN或或TiCN为主主要成成份，，使其其抗弯弯强度度提高高，具具有耐耐磨损损性、、耐热热裂纹纹性等等优点点，其其红硬硬性可可达到到900℃℃-1100℃℃。金金属陶陶瓷与与钢的的亲和和力小小，可可满足足高速速、高高精度度加工工的要要求，，主要要用于于钢和和铸铁铁工件件的半半精加加工和和精加加工。。立方氮氮化硼硼刀具具:立方氮氮化硼硼（CBN）、、聚晶晶立方方氮化化硼(PCBN)，其其硬度度可达达3500～4500HV，，红硬硬性可可达到到1400℃～～1500℃，，在1000多多度的的高温温下仍仍能保保持其其硬度度和良良好的的切削削性能能，切切削速速度达达到800～2000m/min，主主轴转转速达达到8000～～12000r/min。主主要用用于发发动机机缸体体等铸铸铁类类零件件和气气门阀阀座等等粉末末冶金金零件件的半半精和和精加加工序序中。。CBN刀具具还可可用于于加工工淬硬硬工件件，实实现以以车代代磨。。金刚石刀具具：有天然金刚刚石，聚晶晶金刚石（（PCD）），人工合合成单晶金金刚石，金金刚石涂层层。金刚石石刀具其硬硬度可达6000～～10000HV，，切削速度度可达到8000m/min，红硬性性可达到700℃～～800℃℃，加工铝铝制工件及及有色金属属时寿命极极高，随着着中国汽车车制造业应应用铝合金金材料的增增多，PCD刀具的的应用也增增加。在中中国汽车制制造业中应应用PCD刀具主要要切削铝合合金材料的的发动机汽汽缸体、汽汽缸盖、变变速箱的壳壳体、铝合合金轮辋、、阀体、槽槽体、侧盖盖等零件。。2、高速加工中中切削参数数选择不同材料高高速切削速速度范围普通区过度区高速区10100100010000碳纤维塑料料铝合金黄铜铸铁钢钛合金镍基合金m/min传统加工方方法改变例例举螺纹的铣削削加工：螺纹铣削是是通过主轴轴高速旋转转并做圆弧弧插补的方方式加工螺螺纹。只要要通过改变变程序就可可以实现不不同直径的的螺纹、左左右螺纹及及内外螺纹纹的加工，，其柔性非非常理想，，另外，螺螺纹铣削还还有线速度度高、受力力小、排屑屑好、加工工精度高、、光洁度好好等优点。。优点：一把螺纹铣铣刀可以加加工直径不不同、牙型型和螺距相相同的螺纹纹。螺纹精度及及光洁度提提高。因螺螺纹铣削是是通过刀具具高速旋转转、主轴插插补的方式式加工完成成。其切削削方式是铣铣削，切削削速度高，，加工出来来的螺纹表表面质量好好；内螺纹排屑屑方便。可以避免丝丝锥反转形形成的回转转线(在密密封要求高高的情况下下是不允许许的)。不易形成粘粘屑的现象象。螺纹铣铣削高速旋旋转，并且且断屑切削削；要求机床功功率低。螺螺纹铣削刀刀具局部接接触，受切切削力小；；刀具折损容容易处理。。螺纹铣刀刀作用力小小，很少发发生折损现现象，如果果发生了，，因为加工工孔径比刀刀具大，折折断部分很很容易取出出；底孔预留深深度小，螺螺纹铣刀可可加工平底底螺纹；可加工硬度度较高的材材质。切削削局部受力力，刀具磨磨损较低，，寿命长；；减少工序，，减少换刀刀次数。螺螺纹铣刀可可以设计钻钻孔、倒角角、锪面、、扩孔、螺螺纹多工序序集合于一一体。一把刀可加加工左、右右旋螺纹。。螺纹铣刀刀加工螺纹纹左旋还是是右旋完全全取决于加加工程序。。高效率。对对于大孔径径加工更为为明显，首首先线速度度高，其次次可以采用用多刀片刀刀盘，效率率可以成倍倍增加，应用场合由于螺纹铣铣削是通过过主轴高速速旋转并螺螺旋插补来来实现，必必须配备加加工中心(至少三轴轴联动)结构尺寸大大：大直径孔的的加工(D>38mm)，，从刀具的的价格来讲讲，一只大大直径的丝丝锥价格并并不比一套套螺纹铣刀刀低，甚至至更高。而而且螺纹铣铣刀可以选选择刀片式式，只要更更换刀片即即可，其经经济性不言言而喻。从从各方面考考虑，螺纹纹铣刀更适适合。批量小：适于采用螺螺纹铣削。。采用刀片片式螺纹铣铣刀，只要要更换刀片片型号，就就能加工各各种各样的的螺纹模具具或者较大大零件，适适于采用螺螺纹铣削，，就产品合合格率而言言，螺纹铣铣削远远高高于丝锥。。材料特殊：高硬材料的的加工(硬硬度>50HRC)，适于采采用螺纹铣铣削，刀片片可以采用用硬质合金金加涂层，，刀具寿命命长；软材材料、钛合合金加工，，适于采用用螺纹铣削削，因为螺螺纹铣刀不不易产生粘粘屑现象。。高效率复合合加工：螺纹铣刀已已发展到钻钻孔、倒角角、锪面、、螺纹多工工序于一体体；另外，，内外螺纹纹、左右螺螺纹可用一一把刀加工工；可以使使用多刀片片刀盘；退退刀迅速。。特殊结构：薄壁加工，，适于采用用螺纹铣削削，螺纹铣铣刀加工受受力小，因因此变形小小。另外，，底孔可以以做成平底底，螺纹可可以接近底底部，因此此所需空间间小。高精度：对于螺纹精精度要求较较高的加工工，因螺纹纹铣削线速速度高，排排屑好，螺螺纹精度及及光洁度高高，适于采采用螺纹铣铣削。不宜应用场场合：大批量、普普通硬度、、一般大小小的螺纹(D<38mm)，，从经济的的角度考虑虑，丝锥更更合算。深孔螺纹目目前更适于于采用丝锥锥，主要因因为螺纹铣铣刀单边受受力，长径径比不能太太大，一般般需要L/D<3。。太深的孔孔加工时，，刀具容易易折断。环保加工技技术应用干式切削干式加工是是未来金属属切削加工工发展趋势势之一。切切削液在加加工中对降降低切削温温度起了很很好的作用用。也有利利于断屑和和排屑，但但同时也存存在一些问问题，冷却却液的使用用、存储、、保洁和处处理等都十十分繁琐，，且成本很很高。切削液对环环境和操作作者身体健健康的危害害一直受到到使用限制制。切削液液的处理是是不经济的的，引起了了费用增加加，这些费费用常常被被低估，因因为它们包包含在间接接费用之中中。据美国国企业的统统计，在集集中冷却加加工系统中中，切削液液占总成本本的14%~16%，刀具成本本只占2%~4%。据测算，，如果20%的切削加工工采用干式式加工，总总的制造成成本可降低低1.6%。因此，未未来加工的的方向是采采用尽量少少的切削液液，耐高温温切削材料料和涂层使使得干加工工在机械制制造领域变变为可能。。干式加工刀刀具设计干加工刀具具必须具备备下列条件件：耐热性性、耐磨性性的刀具材材料，切屑屑和刀具之之间的摩擦擦系数要尽尽可能小，，刀具形状状保证排屑屑流畅，易易于散热，，高的强度度和冲击韧韧性。因此，干式式加工刀具具设计必须须考虑如下下3个方面：1.几何形状。。热效应是是干加工的的基本问题题。刀具设设计时要考考虑使得刚刚开始加工工产生热的的可能性要要小，因此此必须切削削力小，摩摩擦小。深深孔加工刀刀具附加问问题是很难难将切屑排排出，因此此刀具设计计必须保证证有好的切切屑排出效效应。在很很小的加工工力情况下下，设计原原则为，大大前角和大大圆度切削削角。2.刀具材料。。干加工时时切削材料料最重要的的是耐高温温性。如果果必须用大大的前角的的话，高硬硬度也是必必须的。目目前适用于于干式加工工的刀具材材料有超细细颗粒硬质质合金、CBN、PCD、陶瓷和金金属陶瓷等等。3.涂层。现今今，切削加加工可以不不采用切削削液的原因因之一是涂涂层，它通通过抑制从从切削区到到刀片的热热传导来降降低温度冲冲击。因此此刀具材料料可通过涂涂层处理，，实现“固固体润滑””来减少摩摩擦和粘接接，刀具吸吸收的热量量较少，能能承受较高高的切削温温度，、将刀具和和切削材料料隔离，减减少摩擦、、隔热。TiAlN涂层有很好好耐热性能能和高温性性能，它与与TiN，TiCN相比，由于于添加了Al，从而使刀刀具的抗氧氧化性能得得到极大改改善，非常常适用于高高速加工和和干加工。。干式加工的的冷却和润润滑尽管可以通通过上面所所说的刀具具设计和涂涂层技术来来改善刀具具的使用状状态。但有有时还是不不够的，还还须增加使使用冷却和和润滑。干干式加工中中加入冷却却或润滑也也称为准干干式加工。。实际应用用的情况有有：压缩空空气或冷风风进行冷却却，车削采采用-20℃冷风；磨磨削冷却方方式用-30℃冷风及少少量润滑油油；喷雾润润滑，用于于钻削。干式加工的的应用1.高速干式切切削滚齿技技术近年来，欧欧洲正在兴兴起高速干干式切削滚滚齿技术，，它是在硬硬质合金滚滚齿技术的的基础上发发展起来的的一项新的的滚齿技术术。德国利利勃海尔的的高速干式式切削滚齿齿机已可以以加工模数数3以下的齿轮轮，而且目目前正在向向更大的加加工模数进进步。它与与传统的硬硬质合金滚滚齿技术比比较如表：：项目高速干式切削滚齿技术传统的硬质合金滚齿技术滚刀整体式硬质合金滚刀滚刀槽数18~24滚刀材料：P20，P30滚刀表面必须涂层滚刀直径较小可以采用0前角或正前角焊接式硬质合金滚刀滚刀槽数10~14滚刀材料：P20，P30滚刀表面可以不涂层可以与普通滚刀同样直径基本是负前角机床工作台和刀具转速高需要较高的机床热平衡性要有安全的铁屑收集装置

工作台和刀具转速低普通的机床热平衡性普通铁屑收集装置切削用量切削速度：300~450m/min吃刀深度（切屑厚度）：0.12~0.20mm切削速度：300~450m/min吃刀深度（切屑厚度）：0.2~0.5mm切削油无有高速干式切切削滚齿技技术与传统统滚齿技术术比较，具具备切削时时间大大缩缩短，滚刀刀寿命长，，加工的齿齿轮精度高高，环保（（没有切削削油使加工工环境清洁洁、不需要要处理切削削油、油雾雾，没有加加工后的清清洗及清洗洗液的处理理等等）等等优点。在高速干式式切削滚齿齿中滚刀的的磨损增加加将使切削削力大大增增加，因此此最大磨损损到0.15mm时时就需要重重磨。由于于这样的滚滚刀磨损量量人工不易易控制和掌掌握，所以以机床一般般需要有刀刀具寿命管管理系统和和监视系统统（如对切切削力进行行监视）。。滚刀的刃刃磨与硬质质合金滚刀刀相似。由于高速干干式切削滚滚齿时工件件的温度较较高，因此此滚齿一般般用机械手手装夹。在在调整时要要充分考虑虑工件的热热变形，反反复进行调调整。一般般情况下高高速干式切切削滚齿的的工件精度度可以达到到DIN6级。在高速干式式切削滚齿齿由于没有有切削油冷冷却，切削削中产生大大量切削热热全部由滚滚刀、铁屑屑和工件带带走，他们们带走的热热量分配基基本如表，，而由此产产生的问题题和对策也也在表中列列出。带走切削热的载体滚刀铁屑工件带走的切削热比率5%80%15%载体的温度60~100℃500~900℃30~80℃产生的问题刀具磨损增加铁屑的热量传递到机床上使机床温度上升产生几何精度的变形采取的对策采用多槽滚刀降低刀尖的切削负荷。提高切削速度避开容易产生崩刃的切削速度区。采用干式切削避免引起裂纹的热冲击。采用表面涂层使刀具表面具有隔热屏障。在机床设计时要充分考虑使铁屑快速而安全离开机床。降低切屑厚度使铁屑散热快。在机床设计时要充分考虑采用隔热屏障避免铁屑直接接触床身。机床具有很好的热稳定性采用CNC控制的修正（如锥度、螺旋角等）2、后桥齿齿轮干式加加工技术应应用干切经济效效益比较干切工艺技技术：干切切加工通常常应用在采采用尖齿刀刀具的加工工过程当中中，包括FACEHOBBING和FACEMILLING全全工序加工工方法中；；加工演示80%~85%的功功率转化成成热量并被被铁屑带走走工艺方面有有以下关键键要素：1）相比用HSS刀具加工，，在刚刚切切入时，切切深应当薄薄些，以保保护刀尖免免收冲击；；在切削即即将结束的的全齿深位位置，切屑屑厚度应当当大些，以以使刀具的的刃口能够够切入金属属而不是在在金属表面面刮挤；另另外要尽可可能的减小小刀具在槽槽底的停留留时间；2）刀具材料：选用硬质质合金材料料：一般来讲，，用于干切切的硬质合合金材料的的Co含量应当在在6%~16%之间间，通常的的成分配配比为90%的WC和10%的的Co,这反映的是是保证强度度足够前提提下的高高韧性；目目前国外通通常采用的的硬质合金金刀条为SANDVIC的H10F,属于K类（牌号H10F））；硬质合金颗颗粒应当控控制在0.6~1.2μm,优化的颗粒粒尺寸一般般在0.9μm；3）刃磨后后刃口的修修钝：修磨后的刀刀具刃口有有5~20μm缺口口也是不能能够接受的的，这在今今后的工作作中会演变变成刀具的的崩裂，从从而降低刀刀具的寿命命；因此在刀具具修磨后应应当进行刀刀具刃口的的修磨，来来钝化圆角角半径，圆圆角半径一一般采用10~20μm；这这种种装装置置采采用用旋旋转转的的尼尼龙龙毛毛刷刷，，上上面面附附有有400#含Si颗粒粒磨磨料料；；4））涂层层：：加工工时时：：大大概概298.8°°C左左右右高高温温的的切切屑屑高高压压留留过过刀刀具具的的前前刀刀面面，，因因此此前前刀刀面面必必须须进进行行涂涂层层，，一一般般为为：：TiN、、TiCN、、TiALN复复合合涂涂层层、、TiALN单单涂涂层层；；涂层层采采用用PVD方法法在在260~510°°C温度度下下进进行行，，这这种种温温度度对对于于1648.8°°C温度度下下烧烧结结而而成成的的硬硬质质合合金金结结构构是是没没有有影影响响的的；；其中中TiN的氧氧化化温温度度是是750°°F（（398.8°°C）），，而涂涂层层后后TiALN单涂涂层层的的氧氧化化温温度度可可以以提提高高到到1500°°F（（815.5°°C））；；所以以通通常常采采用用的的前前刀刀面面涂涂层层为为TiALN，，目前前国际际干干切切流流行行的的是是ALCRONA即ALCrN涂层层，，其其最最大大工工作作温温度度可可以以在在1100°C，刀具具寿寿命命比比不不涂涂层层提提升升一一倍倍以以上上，，相相比比原原来来TiAlN涂层层提提升升20%以上上，，但但价价格格略略有有上上升升；；5）工工件件材材料料要要求求：：毛坯坯锻锻打打后后进进行行稳稳定定的的等等温温正正火火，，保保证证均均匀匀的的组组织织和和硬硬度度，，无无硬硬质质点点。。同一一零零件件检检测测三三点点硬硬度度，，其其硬硬度度差差不不能能超超过过5个个HBW。。金金相相组组织织：：珠珠光光体体加加铁铁素素体体，，允允许许有有极极少少量量粒粒状状贝贝氏氏体体，，按按Q/CAYJ-11-2007等等温温退退火火零零件件金金相相检检验验标标准准，，小小于于3级级。。毛毛坯坯硬硬度度一一般般控控制制在在在在155HBW~165HBW之间间比比较较好好。6））切切削削用用量量：：在德德国国的的一一家家实实验验室室的的研研究究结结果果表表明明:加加工工零零件件:37mm齿齿面面宽宽\37齿齿,用用17组组的的刀刀具具;线速速度度:305m/min;加加工工零零件件数数:200~300件件;硬切切削削加加工工技技术术应应用用硬切切削削是是指指对对高高硬硬度度（（＞＞54HRC）材材料料直直接接进进行行切切削削加加工工。。硬硬切切削削工工件件材材料料包包括括淬淬硬硬钢钢、、冷冷硬硬铸铸铁铁、、粉粉末末冶冶金金材材料料及及其其它它特特殊殊材材料料。。硬切切削削通通常常以以磨磨削削作作为为最最终终工工序序。。与与磨磨削削相相比比，，硬硬切切削削具具有有如如下下优优点点：：①①加加工工灵灵活活性性强强，，精精度度易易于于保保证证；；②②硬硬切切削削的的加加工工成成本本低低于于磨磨削削（（通通常常仅仅为为磨磨削削的的1/4）；；③③硬硬切切削削不不需需要要专专用用机机床床、、刀刀具具和和夹夹具具，，在在现现有有加加工工设设备备上上即即可可实实现现；；④④硬硬切切削削的的生生产产效效率率高高于于磨磨削削；；⑤⑤磨磨削削产产生生的的磨磨屑屑与与废废液液混混合合物物易易污污染染环环境境，，难难以以处处理理和和再再利利用用；；而而硬硬切切削削易易于于实实现现干干切切削削，，产产生生的的切切屑屑可可再再利利用用。。由由于于硬硬切切削削具具有有以以上上优优势势，，因因此此““以以切切代代磨磨””以以成成为为切切削削加加工工的的发发展展趋趋势势之之一一。。目前硬硬切削削主要要用于于车削削、铣铣削等等加工工工艺艺，并并以在在许多多工业业制造造部门门得到到应用用，如如汽车车传动动轴、、发动动机、、制动动盘、、制动动转子子的半半精加加工和和精加加工，，飞机机副翼翼齿轮轮、起起落架架的切切削加加工，，机床床工具具、医医用设设备等等行业业也开开始大大量应应用硬硬切削削加工工技术术。硬切削削对加加工机机床的的主要要要求求为刚刚性好好、基基础稳稳定、、工作作轴运运动精精度高高等。。由于于硬切切削的的切削削力较较大，，切削削温度度较高高，为为保证证加工工精度度、表表面质质量及及刀具具寿命命，硬硬切削削时必必须精精心选选择刀刀具材材料、、刀具具几何何参数数和切切削用用量。。硬切削削的实实用刀刀具材材料主主要有有PCBN、陶瓷、高高性能金属属陶瓷、涂涂层硬质合合金、超细细晶粒硬质质合金等。。刀具材料料选定后，，应尽量选选用强度较较高的刀片片形状和较较大的刀尖尖圆弧半径径，PCBN刀具和陶瓷瓷刀具一般般应采用负负前角（≤≤-5°）。一般般来说，被被加工材料料硬度越高高，硬切削削的切削速速度应越小小；使用PCBN刀具的切削削速度应高高于其他刀刀具材料，，PCBN刀具切削淬淬硬钢（≥≥50HRC）的切削用用量见表。。工序工件材料切削速度（m/min）进给量（mm/r）粗加工（ap＞0.64）淬硬高碳钢90~1400.10~0.30淬硬合金钢90~1200.10~0.30淬硬工具钢60~900.10~0.20精加工(ap＜0.64)

淬硬高碳钢120~1800.10~0.20淬硬合金钢120~1500.10~0.20淬硬工具钢75~1100.10~0.20PCBN刀具切削淬淬硬钢的切切削用量CBN刀刀具用于变变速箱滑动动齿套渗碳碳淬火后车车拨叉槽（（加工表面面硬度HRC58~62)CBN刀具具用于Audi轮毂毂轴承座孔孔局部淬火火后镗孔（（加工表面面硬度HRC58~62)后桥齿轮刮刮削硬齿面面为了提高硬硬齿面弧齿齿锥齿轮的的质量，可可以采用硬硬质合金弧弧齿锥齿轮轮铣刀进行行热处理后后的精加工工。其优点点是能够消消除热处理理的变形量量，保证成成品齿轮的的精度。用用硬质合金金铣刀盘精精切淬硬齿齿轮时齿面面硬度可达达58~62HRC，因此要要用优质的的硬质合金金作为刀具具切削刃材材料。硬质质合金刀片片通常用钎钎焊法焊在在刀齿上，，并做出轴轴向和径向向负前角、、刀盘体可可选用标准准的哈尔达达克Ⅲ型。。这种硬质合合金弧齿锥锥齿轮铣刀刀宜用于刚刚度和精度度较高的铣铣齿机上。。在加工58~62HRC的的渗碳淬火火齿轮时，，切削速度度可用40-50m/min左右，每每次切削单单侧齿面加加工量为0.15mm，铣齿齿精度可达达5~6级级，齿面粗粗糙度Ra=0.40μm.。。用硬质合合金铣刀盘盘精切的弧弧齿锥齿轮轮，其齿坯坯要用专门门的粗切铣铣刀齿进行行热处理前前的粗铣齿齿，使得齿齿槽深度略略大于图中中标注值、、槽底两侧侧有适量沉沉切，并在在单侧齿面面上留有0.20~0.25mm的精精切量，以以保证硬齿齿面的精切切精度和提提高刀具寿寿命。虚拟制造技技术定义：集成成地、并行行地设计产产品及其相相关过程（（包括制造造过程和支支持过程）），考虑产产品整个生生命周期中中从概念形形成到产品品报废的所所有因素，，包括质量量、成本、、进度计划划和用户要要求。”达达到提高质质量、降低低成本、缩缩短产品开开发周期和和产品上市市时间的目目标：*设计质量量改进───使早期生生产中工程程变更次数数减少50％以上；；*产品设计计及其相关关过程并行行──使产产品开发周周期缩短40％～60％；*产品设计计及其制造造过程一体体化──使使制造成本本降低30％～40％虚拟制造关关键技术：：1、制造环环境建模：：在并行工工程中产品品的设计阶阶段就考虑虑制造因素素，使得产产品设计和和工艺设计计同时进行行，在产品品的初期方方案设计或或详细设计计阶段都要要及时地进进行产品可可加工性及及可装配性性的评价并并生成合适适的工艺，，这就必然然涉及到从从现实制造造资源角度度评价所涉涉及产品的的制造工艺艺性能，同同时还要工工厂、车间间、工段的的生产能力力、设备布布局及负荷荷情况等，，这样制造造环境的数数据和知识识模型就是是达到并行行必不可少少的部分。。2、以设计计为核心的的制造过程程仿真，在在计算机上上制造产生生样机，评评价产品结结构性能、、设计可制制造性等；；3、面向生生产过程的的虚拟制造造技术研究究，快速评评价不同工工艺方案、、优化产品品的制造工工艺、保证证产品品质质、缩短生生产周期和和降低生产产成本；4、开展以以控制为中中心的相关关技术应用用，实现生生产过程的的计划、组组织、资源源调度、物物流、信息息等管理，，实现工厂厂或车间优优化根据刀具参参数、被加加工零件几几何参数；；模拟齿形形生成过程程，获得实实际加工齿齿形和齿根根轮廓，计计算最大和和最小渐开开线直径和和齿根圆直直径；预测测根切，能能够用于精精确校和齿齿轮强度，，检查潜在在的干涉；；进行工艺模模拟（包括括滚齿、插插齿、磨齿齿等加工过过程）：根根据输入刀刀具尺寸、、制造精度度、刃磨精精度、安装装精度；机机床调整精精度；工艺艺数据，如如进给量、、切削速度度等，预测测产品的制制造精度，，并按照相相关标准进进行等级评评估；生产线规划划：零件三维数数据输入，，识别和确确认零部件件加工特征征及层次，，建立产品品结构、进进行工艺性性分析；生产线定义义，确定基基本工序，，确定工位位数，并对对各工位进进行工时的的大致分配配；根据现有生生产线构件件来选择和和分配机器器与资源；；输入成本本、占地面面积、水电电气量等属性信信息；可同同时定义一一个或多个个加工生产产线进行方方案比较；；分配机加工工操作到生生产线线的的不同工位位，进行生生产线平衡衡与仿真分分析；操作和工具具选择；NC工具路路径生成；；加工生产线线NC仿真真，自动检检查碰周期期时间；优化工艺过过程，包括括刀具路径径计算、切切削条件计计算、循环环时间计算算；工艺文件输输出和NC代码生成成；特征识别：：定义工艺操操作和资源源：加工仿真工艺文挡输输出：螺伞齿轮加加工过程中中工艺控制制环节：齿坯加工精精度控制指指标：据不同的齿齿轮精度要要求确定的的齿坯定位位孔或轴颈颈的尺寸精精度：齿轮精度等级456789101112轴径尺寸公差IT4IT5IT6IT7孔径尺寸公差IT5IT6IT7IT8外径尺寸极限偏差0-IT70-IT80-IT8齿坯面锥母母线跳动公公差μμm外径（mm）齿轮精度等级大于到45~67~89~12—301015255030501220306050120152540801202502030501002505002540601205008003050801508001250406010020012502000508012025020003150601001503003150500080120200400基准端面跳跳动公差μμm基准端面直径(mm)齿轮精度等级大于到45~67~89~12—3046101530505812205012061015251202508122030250500101525405008001220305080012501525406012502000203050802000315025406010031505000305080120轮齿精度检检验-在测测量机:齿距误差齿距误差包包括齿距的的偏差、齿齿距累积误误差、相邻邻齿距误差差。齿距偏偏差影响被被测齿轮的的轮齿相对对于回转轴轴分布的不不均匀性，，而齿距最最大累积误误差则反映映了齿轮传传递运动的的准确性。。齿距误差差的测量是是在齿宽中中部靠近节节锥的位置置，以齿轮轮旋转轴心心为轴心的的圆周上测测量的。齿圈跳动的的测量齿圈跳动是是值侧头相相对于齿轮轮轴线的方方向的最大大变动量。。测量时测测头在节锥锥上与齿面面中部接触触，且垂直直于节锥母母线;齿面形貌测测量在齿轮测量量中心上进进行测量,获得实际际齿面和理理论名义数数据的偏离离误差;螺旋角、压压力角、齿齿厚、全齿齿深、面锥锥角、根锥锥角等项目目检验加工工反调;根根据检测的的齿貌误差差数据,利利用计算软软件可以计计算机床的的反调数据据,从而获获得与设计计齿貌一致致的齿面形形状;齿面粗糙度度；这些检验通通常在以下下几个阶段段进行：热前切齿完完成后：根据检测结结果进行毛毛坯精度检检查、夹具具安装调整整、刀具调调整或刃磨磨、机床切切齿参数反反调等动作作；热处理后：：确定热处理理精度损失失和热处理理变形规律律，根据结结果调整毛毛坯内在质质量、控制制热处理环环节、和热热处理变形形反向补偿偿机床调整整计算；全部工序完完成后：完成产品的的精度检验验报告，并并记录齿貌貌状态；P65检测测结果滚动检验－－在滚动检检验机上进进行：Ｖ／Ｈ检验验：通过在检验验机上的水水平和垂直直方向运动动，将接触触区从中点点移到小端端中部再移移到大端中中部，记录录Ｖ和Ｈ的的变化值；；通过V、H检验确定定下列项目目i.接触区长度度ii.对角方向和和大小：iii.标准安装距距下的接触触区位置。。iv.相对于正确确中心的位位移v.大小端间接接触区的差差异vi.接触区对安安装误差的的敏感性侧隙和侧隙隙变化量检查：侧隙指法法向侧隙jn（垂直直于齿面方方向）。旋旋转方向的的侧隙jt，用下列列公式求得得jt=jn*cos(α)/cos(β)；；侧隙的变化化量是一对对齿轮最大大侧隙和最最小侧隙的的差值。对对于精度要要求较高的的齿轮，此此值不应超超过0.025mm（α——压压力角；ββ——螺旋旋角）修缘检查：在标准