高速切削技术及在模具制造中的应用

摘要

高速切削(High Speed Cutting，HSC)作为先进制造技术己开始在航空航天、汽车及模具工业中广泛应用，高速铣削加工是高速切削加工的一个重要组成部分，但因为所进行的实际加工和研究实验较少，积累的经验缺乏，缺乏优化的高速铣削基础工艺支持及高速铣削机理的深入研究，实际生产中存在很多问题，不能充分发挥高速铣削的优越性。本文根据铜陵三佳模具公司高速铣削加工生产模具对优化的高速铣削工艺的实际需要，对高速铣削的切削力、刀具材料的合理选用、模具制造中的高速铣削关键技术等问题作了较深入的理论、实验研究，对生产部门优选工艺参数，降低生产成本具有一定的实际意义。论文的主要研究内容包括： 1．通过理论与实验相结合的方法对热作模具钢3Cr2Mo(P20)高速铣削中切削力的影响因素进行了深入研究，用级差分析法进行了高速铣削时切削速度、进给速度(每齿进给量)、轴向切深、径向切深等因素对切削力影响的分析，为切削工艺优化提供了理论依据。 2．阐述了高速铣削模具的常用刀具材料性能及适用范围，指出刀具材料与工件材料的合理匹配是高速切削刀具材料选用的关键依据。 3．系统提出了应用高速切削技术在模具制造中的一些关键技术，包括高速切削加工机床的选购、CAD/CAM的选用，走刀路径规划等加工工艺的确定。通过高速铣削技术在模具制造工厂的实际应用对比实验，表明高速切削技术解决了生产效率低的实际问题，为企业带来巨大的经济效益。证实了高速切削加工在模具制造业中的应用优势及光明前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪论

1.1高速切削加工技术概述

1.1.1高速切削加工的定义

1.1.2高速切削加工的优点

1.1.3高速切削加工的应用

1.2实现高速切削加工的研究体系和关键技术

1.2.1高速切削加工的研究体系

1.2.2高速切削加工的关键技术

1.3高速切削技术的研究状况

1.3.1国外高速切削技术的研究状况

1.3.2国内高速切削技术的研究状况

1.3.3高速切削技术应用方面研究的发展趋势

1.4现代模具制造应用高速切削技术的必然性

1.4.1现代模具制造的特点和要求

1.4.2应用高速铣削技术加工模具的优越性

1.5本课题研究意义及研究内容

1.5.1本课题的研究意义

1.5.2本课题的研究内容

第二章高速切削过程中切削力及其变化规律研究

2.1高速切削的切削力理论基础

2.1.1二维切削的剪切面模型

2.1.2高速加工的切削模型

2.1.3高速切削的切削方程式

2.1.4切削速度对剪切角Φ和切削力的影响分析

2.2高速铣削的铣削力测试实验原理和实验设备

2.2.1实验系统概述

2.2.2实验设备

2.3高速铣削力实验及分析

2.3.1多因素正交试验方案的设计

2.3.2试验结果及分析

2.4本章小结

第三章：高速切削加工刀具合理选用的分析

3.1高速切削加工对刀具的要求

3.1.1高速切削对刀具材料的要求

3.1.2高速切削对刀具结构和几何参数的要求

3.1.3高速切削对刀体的要求

3.1.4优化切削参数

3.1.5高速切削对刀具系统的其他要求

3.1.6高速切削刀具选择的基本原则

3.2高速切削刀具材料

3.2.1金刚石刀具

3.2.2聚晶立方氮化硼

3.2.3陶瓷刀具

3.2.4 TiC(N)基硬质合金

3.2.5涂层刀具

3.2.6超细晶粒硬质合金

3.2.7粉末冶金高速钢

3.3高速切削刀具材料的合理选择

3.3.1切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配

3.3.2切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配

3.3.3切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配

3.3.4高速切削刀具材料的合理选择

3.4本章小结

第四章高速切削加工模具的关键技术

4.1基于高速加工技术的现代模具制造系统

4.1.1传统的模具制造系统

4.1.2基于高速切削的模具制造系统

4.2高速切削加工模具的机床选择

4.2.1高速加工模具对机床的要求

4.2.2常用模具高速加工机床

4.2.3高速切削机床选用的一般原则

4.2.4高速切削机床使用的安全性

4.3模具高速加工数控编程及策略

4.3.1高速加工对编程人员的要求与编程方式的改变

4.3.2高速切削对CAD/CAM系统的要求

4.3.3高速切削数控编程策略

4.4模具高速切削制造工艺技术

4.4.1切削方式的选择

4.4.2走刀方式的选择

4.4.3加工阶段及策略

4.4.4切削参数的选择

4.5模具高速加工工艺制订实例分析

4.5.1高速加工模具工艺制订步骤

4.5.2高速加工模具工艺实例分析

4.6高速铣与传统工艺加工模具的经济性比较

4.7本章小结

第五章总结和展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文