左框架三維造型、數(shù)控工藝及編程畢業(yè)設(shè)計

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1、 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） （課程設(shè)計） 課題名稱：左 框 架三維造型、數(shù)控工藝及編程 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　

2、　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師

3、的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本

4、學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 目 錄 一、 數(shù)控專業(yè)的調(diào)研報告……………………………………1 二、 數(shù)控編程及其發(fā)展………………………………………4 三、 什么是不銹鋼？…………………………………………10 四、 有色金屬及合金…………………………………………31 五、 金屬熱處理基本知識……………………………………43 六、 熱處理應(yīng)力及其影響……………………………………45 七、 硬度對照表…………………………………………

5、……51 加工階段的劃分…………………………………………54一、數(shù)控專業(yè)的調(diào)研報告 在經(jīng)濟全球化浪潮的沖擊下，以數(shù)字化為核心的先進設(shè)計和制造技術(shù)正促使我國傳統(tǒng)機械行業(yè)發(fā)生深刻的變革，在這場不以人的意志為轉(zhuǎn)移的變革中，上海，廣東、浙江和蘇南一帶已遠遠走在了前面，這與他們相對完善的職業(yè)培訓(xùn)機制是分不開的，如何找準切入點，逐步縮小差距迎頭趕上,這是我們職業(yè)教育必須面對的現(xiàn)實問題。 數(shù)控加工精度好、效率高、適應(yīng)性強，在發(fā)達國家已經(jīng)基本取代了普通加工，正在向高速、高精發(fā)展。在我國的發(fā)展也非常迅速，但因為數(shù)控設(shè)備投資較大，運行成本比較高，目前主要應(yīng)用在一些高附加值的行業(yè)，如高精度復(fù)雜零件的加工和模具

6、加工。前者主要集中在一些大中型企業(yè)（以軍工企業(yè)和外資企業(yè)為代表），而后者則集中了為數(shù)眾多的中小企業(yè)（模具以單件加工為主，非常適合中小企業(yè)），他們以模具設(shè)計和加工為主，同時也兼搞零件的加工。相對而言，后者對數(shù)控人才的需求量最大,是學(xué)生就業(yè)的主要方向。然而作為“機械工業(yè)的皇后”，模具行業(yè)技術(shù)含量很高，除軍工行業(yè)外，模具行業(yè)是最早應(yīng)用并普及數(shù)控機床的民用行業(yè)，不僅如此，在高端三維軟件應(yīng)用方面也遠遠走在了其它行業(yè)的前面，如廣東，浙江，上海，蘇南等地數(shù)控加工和模具企業(yè)幾年前就完成了模具由手工設(shè)計加工向軟件設(shè)計和數(shù)控加工的轉(zhuǎn)變，特別是PROE，UG等高端三維軟件的應(yīng)用，革命性地提高了模具的設(shè)計效率和加工效

7、率，這也是以上地區(qū)模具和數(shù)控加工業(yè)高速發(fā)展的主要原因。除了非常簡單的零件加工，在大部分情況下，無論是加工模具還是加工高精度復(fù)雜零件，軟件編程在效率和質(zhì)量上都遠遠超過手工編程, 軟件編程水平的高低己成為數(shù)控專業(yè)人才競爭力的重要標志。這種革命性變化的產(chǎn)生一方面是因為“外因”:原來UG 等大型CAM（計算機輔助加工）軟件只能使用計算機圖形工作站，但在幾年前已經(jīng)推出微機版本，加上盜版軟件的推出和計算機價格的大幅下降，大大加快了軟件編程的推廣進程。另一方面存在著“內(nèi)因”：企業(yè)內(nèi)部單一品種大批量生產(chǎn)的情況越來越少，取而代之的是“小批量，多品種”的“短平快”生產(chǎn)，這對企業(yè)的應(yīng)變能力是一個嚴峻的考驗，在此背景

8、下，盡管“手工編程”在數(shù)控加工早期廣泛應(yīng)用，有著“輝煌”的歷史，但已經(jīng)很難適應(yīng)生產(chǎn)實際中“又快又好”的要求，只能作為一種輔助手段。事實上隨著軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控行業(yè)已經(jīng)完成了由手工編程向軟件編程的飛躍，這對傳統(tǒng)思維是一種顛覆性的挑戰(zhàn)，市場對專業(yè)人才的要求也發(fā)生了深刻的變化：幾年前的要求是“懂編程會操作”，操作和編程由操作工一人完成，要求和待遇都比較高。目前的情況是操作工可以不會軟件和編程，他們只需負責工件的裝夾、對刀換刀等技術(shù)含量相對較低的操作，數(shù)控工藝和軟件編程由專業(yè)人員完成，即出現(xiàn)了明顯的“二極分化”趨勢：對操作工要求越來越低的同時,對工藝編程人員的綜合要求越來越高，待遇上的差距也越來

9、越大。這在就業(yè)市場上也明顯地反映出來：數(shù)控操作工的培養(yǎng)難度不大（其難度甚至低于普通機加工，一般技校學(xué)生也完全可以勝任），人員開始飽和；而合格的工藝編程人員則供不應(yīng)求，顯然目前所謂的“數(shù)控緊缺型高技能人才”不是也不可能是普通操作工，而是既懂工藝、工裝又會軟件編程的復(fù)合型人才，他們必須對圖紙有深刻的理解（如設(shè)計基準和工藝基準的掌握），根據(jù)數(shù)控加工的特點，選擇相應(yīng)的裝夾方式和工裝,確定合理的工藝流程，編制數(shù)控加工程序并進行首件的試加工，試件完全符合圖紙要求后才能交給操作工批量生產(chǎn);必須能夠進行三維曲面造型，能夠進行模具的分模和數(shù)控軟件編程，當然可以有所側(cè)重，但不管是模具設(shè)計還是加工都建立在軟件平臺上

10、，以往只要會一些簡單的手工編程就可以輕松就業(yè)的情況已經(jīng)一去不返。需要特別注意的是：相當部分職業(yè)院校的數(shù)控專業(yè)都在強調(diào)“懂編程，會操作”,但由于種種原因,對“懂編程”的概念還停留在幾年前的“懂手工編程”上，很難適應(yīng)市場對向高素質(zhì)人才的要求。 因此數(shù)控專業(yè)必須克服戀舊情結(jié)和畏維情緒，積極適應(yīng)市場變化和需求，真正做到“以就業(yè)為導(dǎo)向”， 通過和用人單位直接溝通以及在網(wǎng)上查詢用人單位的要求來把握市場信息，將工藝能力和軟件能力作為教學(xué)重點，及時調(diào)整培養(yǎng)方向。不但要將教學(xué)重心由手工編程向軟件編程轉(zhuǎn)變，而且還要將軟件編程向廣度和深度發(fā)展，在目前CAD/CAM的基礎(chǔ)上增加復(fù)雜曲面造型的設(shè)計和加工，同時另外增加

11、模具設(shè)計課程，課程內(nèi)容應(yīng)符合模具行業(yè)的生產(chǎn)實際，以軟件設(shè)計課程為主，重點講述模具行業(yè)人才應(yīng)該具備的一些主要技能，如分模和拆電極等，如果能夠完成這一轉(zhuǎn)型，那么學(xué)生就會具有用高端三維軟件進行機械零件和工裝設(shè)計，模具設(shè)計，數(shù)控編程等高端的和通用的能力，會極大提高他們在就業(yè)市場（特別是上海，浙江和蘇南等發(fā)達地區(qū)就業(yè)市場）的競爭力，不但拓寬了就業(yè)面（即使不搞數(shù)控加工，也可以搞軟件三維設(shè)計和造型，適應(yīng)面很廣），也提高了就業(yè)層次（不再局限于操作工，還能成為工藝編程人員），可喜的是，與兄弟院校相比，我們在軟件編程方面已經(jīng)走在了前面，2002年我們就選定了UG 作為教學(xué)軟件。UG是世界一流的高端CAD\CAM\

12、CAE（計算機輔助設(shè)計，加工，分析）三維軟件，是數(shù)字化設(shè)計和制造的領(lǐng)軍軟件，原來主要用于航空，航天，汽車，模具等高端領(lǐng)域大型企業(yè)，但目前在發(fā)達地區(qū)如上海，浙江，廣東和蘇南的中小企業(yè)中，由于大量承接國外大公司的外包產(chǎn)品，因此必須在軟件上與其保持同步，紛紛花大力氣引進UG軟件，“機械工程師必須面對UG”已經(jīng)成為一種趨勢，對這方面人才的需求也大幅增加，如果學(xué)生能在學(xué)校里打下良好的基礎(chǔ)并在工作中靈活運用，那么他們的就業(yè)前景就非常廣闊，我們的專業(yè)就能辦出自己的特色和水平，就能在數(shù)控職業(yè)教育中具有較強的比較優(yōu)勢。如何圍繞教學(xué)這個中心,做到產(chǎn),學(xué),研相結(jié)合,在打好手工編程基礎(chǔ)的同時，著力強化學(xué)生的動手能力和

13、軟件編程能力,這是我們的工作重點也是工作難點,我們的采取的措施是： 1，通過增加數(shù)控機床利用率，增加學(xué)生的上機時間 由于數(shù)控機床數(shù)量有限， 始終存在人多機少的矛盾，我們?yōu)槊颗_數(shù)控機床特別是數(shù)控加工中心和數(shù)控銑床各配置一臺電腦(配置無需太高，二手機也可)。在部分學(xué)生上機床實際操作的同時，其余學(xué)生可通過電腦上的數(shù)控模擬軟件編制，檢查,修改并傳輸自己的程序，不但大幅度減少因手工輸入程序?qū)е碌耐C時間， 提高機床利用率,還能明顯減少撞機事故和高昂的機床維修費用，盡可能保持貴重設(shè)備的精度。采取這一措施后，學(xué)生對生產(chǎn)中常用的編程,調(diào)試和傳輸有了一個全面的，系統(tǒng)的認識。 2，建立數(shù)控專業(yè)實驗室 科

14、研要服務(wù)于教學(xué)但要高于教學(xué)，數(shù)控專業(yè)實驗室主要研究一些企業(yè)里難以解決的具體課題，如一些復(fù)雜的，易變形零件的加工，這樣不但可以提高教師的實戰(zhàn)水平，還可以對生產(chǎn)中的經(jīng)驗進行總結(jié)并穿插到教學(xué)中去，將對學(xué)生來說抽象難懂的問題具體化，實施案例教學(xué)；同時還承接部分中低難度的零件，學(xué)生可以在教師指導(dǎo)下進行全過程的包括工藝，工裝和編程在內(nèi)的實際零件的加工，使學(xué)生將原來相對分散的機械設(shè)計，機械工藝，機械零件，熱處理等專業(yè)基礎(chǔ)課有機的結(jié)合起來，最大限度地符合實戰(zhàn)的要求。 數(shù)控專業(yè)只有走市場化之路，才能不斷適應(yīng)市場變化和需求，才能夠形成自己的教學(xué)特色和核心競爭力，與時俱進不斷提高教學(xué)水平，對學(xué)生負責、對學(xué)校負責、

15、對社會負責！ 二、數(shù)控編程及其發(fā)展 數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設(shè)計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實際的強烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程技術(shù)進行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果下面就對數(shù)控編程及其發(fā)展作一些介紹。 數(shù)控編程的基本概念 數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任

16、務(wù)是計算加工走刀中的刀位點（cutterlocationpoint簡稱CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，多軸加工中還要給出刀軸矢量。 1、數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展概況 為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題，50年代，MIT設(shè)計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT：AutomaticallyProgrammedTool其后，APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進，增加多坐標曲面加工編程功能）、APT-AC（Advancedcontouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT-/SS（Sculptur

17、edSurface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進版。 采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復(fù)雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。 針對APT語言的缺點，1978年，法國達索飛機公司開始開發(fā)集三維設(shè)計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，INT

18、ERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應(yīng)CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化和智能化方向發(fā)展。 在集成化方面，以開發(fā)符合STE（StandardForTheExchangeofProduct ModelData）標準的參數(shù)化特征造型系統(tǒng)為主

19、，目前已進行了大量卓有成效的工作，是國內(nèi)外開發(fā)的熱點；在智能化方面，工作剛剛開始，還有待我們?nèi)ヅΑ? 2、NC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。下面就刀具軌跡產(chǎn)生方法作一些介紹。 （1）基于點、線、面和體的NC刀軌生成方法 CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實體造型發(fā)展階段，一直到現(xiàn)在的參數(shù)化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段，數(shù)控加工主要以點、線為驅(qū)動對象，如孔加工，輪廓加工，平面區(qū)域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高，交互復(fù)雜。在曲面和實體造型發(fā)展

20、階段，出現(xiàn)了基于實體的加工。實體加工的加工對象是一個實體（一般為CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本體素經(jīng)集合運算（并、交、差運算）而得。實體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工，大面積切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究與開發(fā)，是特征加工的基礎(chǔ)。 實體加工一般有實體輪廓加工和實體區(qū)域加工兩種。實體加工的實現(xiàn)方法為層切法（SLICE），即用一組水平面去切被加工實體，然后對得到的交線產(chǎn)生等距線作為走刀軌跡。本文從系統(tǒng)需要角度出發(fā)，在ACIS幾何造型平臺上實現(xiàn)了這種基于點、線、面和實體的數(shù)控加工。 （2）基于特征的NC刀軌生成方法 參數(shù)

21、化特征造型已有了一定的發(fā)展時期，但基于特征的刀具軌跡生成方法的研究才剛剛開始。特征加工使數(shù)控編程人員不在對那些低層次的幾何信息（如：點、線、面、實體）進行操作，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訉Ψ瞎こ碳夹g(shù)人員習(xí)慣的特征進行數(shù)控編程，大大提高了編程效率。 W.R.Mail和A.J.Mcleod在他們的研究中給出了一個基于特征的NC代碼生成子系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的工作原理是：零件的每個加工過程都可以看成對組成該零件的形狀特征組進行加工的總和。那么對整個形狀特征或形狀特征組分別加工后即完成了零件的加工。而每一形狀特征或形狀特征組的NC代碼可自動生成。目前開發(fā)的系統(tǒng)只適用于2.5D零件的加工。 LeeandC

22、hang開發(fā)了一種用虛擬邊界的方法自動產(chǎn)生凸自由曲面特征刀具軌跡的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的工作原理是：在凸自由曲面內(nèi)嵌入一個最小的長方塊，這樣凸自由曲面特征就被轉(zhuǎn)換成一個凹特征。最小的長方塊與最終產(chǎn)品模型的合并就構(gòu)成了被稱為虛擬模型的一種間接產(chǎn)品模型。刀具軌跡的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面體特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。 Jong-YunJung研究了基于特征的非切削刀具軌跡生成問題。文章把基于特征的加工軌跡分成輪廓加工和內(nèi)區(qū)域加工兩類，并定義了這兩類加工的切削方向，通過減少切削刀具軌跡達到整體優(yōu)化刀具軌跡的目的。文章主要針對幾種基本特征（孔、內(nèi)凹、臺階、槽）

23、，討論了這些基本特征的典型走刀路徑、刀具選擇和加工順序等，并通過IP（InterProgramming）技術(shù)避免重復(fù)走刀，以優(yōu)化非切削刀具軌跡。另外，Jong-YunJong還在他1991年的博士論文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路徑。特征加工的基礎(chǔ)是實體加工，當然也可認為是更高級的實體加工。但特征加工不同于實體加工，實體加工有它自身的局限性。特征加工與實體加工主要有以下幾點不同： 從概念上講，特征是組成零件的功能要素，符合工程技術(shù)人員的操作習(xí)慣，為工程技術(shù)人員所熟知；實體是低層的幾何對象，是經(jīng)過一系列布爾運算而得到的一個幾何體，不帶有任何功能語義信息；實體加工往往是對整

24、個零件（實體）的一次性加工。但實際上一個零件不太可能僅用一把刀一次加工完，往往要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具進行加工；有時一個零件既要用到車削，也要用到銑削。因此實體加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工則從本質(zhì)上解決了上述問題；特征加工具有更多的智能。對于特定的特征可規(guī)定某幾種固定的加工方法，特別是那些已在STEP標準規(guī)定的特征更是如此。如果我們對所有的標準特征都制定了特定的加工方法，那么對那些由標準特征夠成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系統(tǒng)能提供相應(yīng)的工藝特征，那么NCP系統(tǒng)就可以大大減少交互輸入，具有更多的智能。而這些

25、實體加工是無法實現(xiàn)的；特征加工有利于實現(xiàn)從CAD、CAPP、NCP及CNC系統(tǒng)的全面集成，實現(xiàn)信息的雙向流動，為CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基礎(chǔ)；而實體加工對這些是無能為力的。 3、現(xiàn)役幾個主要CAD/CAM系統(tǒng)中的NC刀軌生成方法分析 （1）現(xiàn)役CAM的構(gòu)成及主要功能 目前比較成熟的CAM系統(tǒng)主要以兩種形式實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)集成：一體化的CAD/CAM系統(tǒng)（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相對獨立的CAM系統(tǒng)（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型，而后者主

26、要通過中性文件從其它CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。然而，無論是哪種形式的CAM系統(tǒng)，都由五個模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。下面僅就一些著名的CAD/CAM系統(tǒng)的NC加工方法進行討論。 （2）UGII加工方法分析 一般認為UGII是業(yè)界中最好，最具代表性的數(shù)控軟件。其最具特點的是其功能強大的刀具軌跡生成方法。包括車削、銑削、線切割等完善的加工方法。其中銑削主要有以下功能： PointtoPoint：完成各種孔加工； PanarMill：平面銑削。包括單向行切，雙向行切，環(huán)切

27、以及輪廓加工等； FixedContour：固定多軸投影加工。用投影方法控制刀具在單張曲面上或 多張曲面上的移動，控制刀具移動的可以是已生成的刀具 軌跡，一系列點或一組曲線； VariableContour：可變軸投影加工； Parameterline：等參數(shù)線加工。可對單張曲面或多張曲面連續(xù)加工； Zig-ZagSurface：裁剪面加工； RoughtoDepth：粗加工。將毛坯粗加工到指定深度； CavityMill：多級深度型腔加工。特別適用于凸模和凹模的粗加工； SequentialSurface：曲面交加工。按

28、照零件面、導(dǎo)動面和檢查面的思路對 刀具的移動提供最大程度的控制。 EDSUnigraphics還包括大量的其它方面的功能，這里就不一一列舉了。 （3）STRATA加工方法分析 STRATA是一個數(shù)控編程系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它是建立在ACIS幾何建模平臺 上的。它為用戶提供兩種編程開發(fā)環(huán)境，即NC命令語言接口和NC操作C++類庫。它可支持三軸銑削，車削和線切割NC加工，并可支持線框、曲面和實體幾何建模。其NC刀具軌跡生成方法是基于實體模型。STRATA基于實體的NC刀具軌跡生成類庫提供的加工方法包括： ProfileToolpath：輪廓加工； AreaClear

29、Toolpath：平面區(qū)域加工； SolidProfileToolpath：實體輪廓加工； SolidAreaClearToolpath：實體平面區(qū)域加工； SolidFaceToolPath：實體表面加工； SolidSliceToolPath：實體截平面加工； Language-basedToolpath：基于語言的刀具軌跡生成。 其它的CAD/CAM軟件，如Euclid,Cimitron,CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本內(nèi)容大同小異，沒有本質(zhì)區(qū)別。 現(xiàn)役CAM系統(tǒng)刀軌生成方法的主要問題

30、 按照傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)的工作方式，CAM系統(tǒng)以直接或間接（通過中性文件）的方式從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)模型。CAM系統(tǒng)以三維幾何模型中的點、線、面、或?qū)嶓w為驅(qū)動對象，生成加工刀具軌跡，并以刀具定位文件的形式經(jīng)后置處理，以NC代碼的形式提供給CNC機床，在整個CAD/CAM及CNC系統(tǒng)的運行過程中存在以下幾方面的問題： CAM系統(tǒng)只能從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的低層幾何信息，無法自動捕捉產(chǎn)品的幾何形狀信息和產(chǎn)品高層的功能和語義信息。因此，整個CAM過程必須在經(jīng)驗豐富的制造工程師的參與下，通過圖形交互來完成。如：制造工程師必須選擇加工對象（點、線、面或?qū)嶓w）、

31、約束條件（裝夾、干涉和碰撞等）、刀具、加工參數(shù)（切削方向、切深、進給量、進給速度等）。整個系統(tǒng)的自動化程度較低。 在CAM系統(tǒng)生成的刀具軌跡中，同樣也只包含低層的幾何信息（直線和圓弧的幾何定位信息），以及少量的過程控制信息（如進給率、主軸轉(zhuǎn)速、換刀等）。因此，下游的CNC系統(tǒng)既無法獲取更高層的設(shè)計要求（如公差、表面光潔度等），也無法得到與生成刀具軌跡有關(guān)的加工工藝參數(shù)。 CAM系統(tǒng)各個模塊之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，各模塊相對獨立。例如刀具定位文件只記錄刀具軌跡而不記錄相應(yīng)的加工工藝參數(shù)，三維動態(tài)仿真只記錄刀具軌跡的干涉與碰撞，而不記錄與其發(fā)生干涉和碰撞的加工對象及相關(guān)的加工

32、工藝參數(shù)。 CAM系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)。CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，即使是在一體化的集成CAD/CAM系統(tǒng)中，信息的共享也只是單向的和單一的。CAM系統(tǒng)不能充分理解和利用CAD系統(tǒng)有關(guān)產(chǎn)品的全部信息，尤其是與加工有關(guān)的特征信息，同樣CAD系統(tǒng)也無法獲取CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的加工數(shù)據(jù)信息。這就給并行工程的實施帶來了困難。 4數(shù)控仿真技術(shù) （1）計算機仿真的概念及應(yīng)用 從工程的角度來看，仿真就是通過對系統(tǒng)模型的實驗去研究一個已有的或設(shè)計中的系統(tǒng)。分析復(fù)雜的動態(tài)對象，仿真是一種有效的方法，可以減少風險，縮短設(shè)計和制造的周期，并節(jié)約投資。計算機仿

33、真就是借助計算機，利用系統(tǒng)模型對實際系統(tǒng)進行實驗研究的過程。它隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速地發(fā)展，在仿真中占有越來越重要的地位。計算機仿真的過程可通過圖1所示的要素間的三個基本活動來描述：建模活動是通過對實際系統(tǒng)的觀測或檢測，在忽略次要因素及不可檢測變量的基礎(chǔ)上，用物理或數(shù)學(xué)的方法進行描述，從而獲得實際系統(tǒng)的簡化近似模型。這里的模型同實際系統(tǒng)的功能與參數(shù)之間應(yīng)具有相似性和對應(yīng)性。 仿真模型是對系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（簡化模型）進行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數(shù)值積分變?yōu)榈\算模型）之后，成為能被計算機接受的“可計算模型”。仿真模型對實際系統(tǒng)來講是一個二次簡化的模型。 仿真實

34、驗是指將系統(tǒng)的仿真模型在計算機上運行的過程。仿真是通過實驗來研究實際系統(tǒng)的一種技術(shù)，通過仿真技術(shù)可以弄清系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)變量和環(huán)境條件的影響。 計算機仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在兩個方面：應(yīng)用領(lǐng)域的擴大和仿真計算機的智能化。計算機仿真技術(shù)不僅在傳統(tǒng)的工程技術(shù)領(lǐng)域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴大到社會經(jīng)濟、生物等許多非工程領(lǐng)域，此外，并行處理、人工智能、知識庫和專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展正影響著仿真計算機的發(fā)展。 數(shù)控加工仿真利用計算機來模擬實際的加工過程，是驗證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。 （2）數(shù)控仿真技術(shù)的研究

35、現(xiàn)狀 數(shù)控機床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進行檢驗。但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時間和生產(chǎn)周期。后來又采用軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來仿真刀具運動軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當大的局限性。對于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蠟、木料、改性樹脂和塑料等）來檢驗加工的切削軌跡。但是，試切要占用數(shù)控機床和加工現(xiàn)場。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計算機仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真

36、計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，目前正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方向發(fā)展。 從試切環(huán)境的模型特點來看，目前NC切削過程仿真分幾何仿真和力學(xué)仿真兩個方面。幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具-工件幾何體的運動，以驗證NC程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯誤而導(dǎo)致的機床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報廢等問題；同時可以減少從產(chǎn)品設(shè)計到制造的時間，降低生產(chǎn)成本。切削過程的力學(xué)仿真屬于物理仿真范疇，它通過仿真切削過程的動態(tài)力學(xué)特性來預(yù)測刀具破損、刀具振動、控制切削參數(shù)，從而達到優(yōu)化切削過程的目的。 幾何仿真技術(shù)

37、的發(fā)展是隨著幾何建模技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，包括定性圖形顯示和定量干涉驗證兩方面。目前常用的方法有直接實體造型法，基于圖像空間的方法和離散矢量求交法。 （3）直接實體造型法 這種方法是指工件體與刀具運動所形成的包絡(luò)體進行實體布爾差運算，工件體的三維模型隨著切削過程被不斷更新。 Sungurtekin和Velcker開發(fā)了一個銑床的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用CSG法來記錄毛坯的三維模型，利用一些基本圖元如長方體、圓柱體、圓錐體等，和集合運算，特別是并運算，將毛坯和一系列刀具掃描過的區(qū)域記錄下來，然后應(yīng)用集合差運算從毛坯中順序除去掃描過的區(qū)域。所謂被掃過的區(qū)域是指切削刀具

38、沿某一軌跡運動時所走過的區(qū)域。在掃描了每段NC代碼后顯示變化了的毛坯形狀。 Kawashima等的接合樹法將毛坯和切削區(qū)域用接合樹（graftree）表示，即除了空和滿兩種結(jié)點，邊界結(jié)點也作為八叉樹（oct-tree）的葉結(jié)點，接合樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2。邊界結(jié)點包含半空間，結(jié)點物體利用在這些半空間上的CSG操作來表示。接合樹細分的層次由邊界結(jié)點允許的半空間個數(shù)決定。逐步的切削仿真利用毛坯和切削區(qū)域的差運算來實現(xiàn)。毛坯的顯示采用了深度緩沖區(qū)算法，將毛坯劃分為多邊形實現(xiàn)毛坯的可視化。用基于實體造型的方法實現(xiàn)連續(xù)更新的毛坯的實時可視化，耗時太長，于是一些基于觀察的方法被提出來。 （4）基于

39、圖像空間的方法 這種方法用圖像空間的消隱算法來實現(xiàn)實體布爾運算。VanHook采用圖象空間離散法實現(xiàn)了加工過程的動態(tài)圖形仿真。他使用類似圖形消隱的z_buffer思想，沿視線方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每個屏幕象素上毛坯和刀具表示為沿z軸的一個長方體，稱為Dexel結(jié)構(gòu)。刀具切削毛坯的過程簡化為沿視線方向上的一維布爾運算，見圖3，切削過程就變成兩者Dexel結(jié)構(gòu)的比較： CASE1：只有毛坯，顯示毛坯，break； CASE2：毛坯完全在刀具之后，顯示刀具，break； CASE3：刀具切削毛坯前部，更新毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示刀具，break； CASE4：刀具切削

40、毛坯內(nèi)部，刪除毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示刀具，break； CASE5：刀具切削毛坯內(nèi)部，創(chuàng)建新的毛坯dexel結(jié)構(gòu)，顯示毛坯，break； CASE6：刀具切削毛坯后部，更新毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示毛坯，break； CASE7：刀具完全在毛坯之后，顯示毛坯，break； CASE8：只有刀具，顯示刀具，break。 這種方法將實體布爾運算和圖形顯示過程合為一體，使仿真圖形顯示有很好的實時性。Hsu和Yang提出了一種有效的三軸銑削的實時仿真方法。他們使用z_map作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄一個二維網(wǎng)格的每個方塊處的毛坯高度，即z向值。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只適用于刀軸z向的

41、三軸銑削仿真。對每個銑削操作通過改變刀具運動每一點的深度值，很容易更新z_map值，并更新工件的圖形顯示。 離散矢量求交法 由于現(xiàn)有的實體造型技術(shù)未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空間布爾運算并不精確，使仿真驗證有很大的局限性。為此Chappel提出了一種基于曲面技術(shù)的“點-矢量”(point-vector)法。這種方法將曲面按一定精度離散，用這些離散點來表示該曲面。以每個離散點的法矢為該點的矢量方向，延長與工件的外表面相交。通過仿真刀具的切削過程，計算各個離散點沿法矢到刀具的距離s。設(shè)sg和sm分別為曲面加工的內(nèi)、外偏差，如果sgsm則漏切。該方法分為被切削曲面的離散(dis

42、cretization)、檢測點的定位（location）和離散點矢量與工件實體的求交(intersection)三個過程。采用圖像映射的方法顯示加工誤差圖形；零件表面的加工誤差可以精確地描寫出來。 總體來說，基于實體造型的方法中幾何模型的表達與實際加工過程相一致，使得仿真的最終結(jié)果與設(shè)計產(chǎn)品間的精確比較成為可能；但實體造型的技術(shù)要求高，計算量大，在目前的計算機實用環(huán)境下較難應(yīng)用于實時檢測和動態(tài)模擬?；趫D像空間的方法速度快得多，能夠?qū)崿F(xiàn)實時仿真，但由于原始數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)化為像素值，不易進行精確的檢測。離散矢量求交法基于零件的表面處理，能精確描述零件面的加工誤差，主要用于曲面加工的誤差檢

43、測。 三、什么是不銹鋼？ 通常，人們把含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼叫不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐蝕能力，并在較高溫度(>450℃)下具有較高的強度。含鉻量達16%～18%的鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，習(xí)慣上通稱為不銹鋼。 鋼中含鉻量達12%以上時，在與氧化性介質(zhì)接觸中，由于電化學(xué)作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護金屬內(nèi)部不受腐蝕；但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中，仍不易形成堅固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力，通常增大鉻的比例或添加可以促進鈍化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、

44、Co等，這些元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時改變了鋼的內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能。這些合金元素在鋼中的含量不同，對不銹鋼的性能產(chǎn)生不同的影響，有的有磁性，有的無磁性，有的能夠進行熱處理，有的則不能熱處理。 由于不銹鋼所具有的上述特性，越來越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工業(yè)部門及日常生活中。所含的合金元素對切削加工性影響很大，有的甚至很難切削。 1、不銹鋼的分類？ 不銹鋼按其成分，可分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。 工業(yè)上常用的不銹鋼一般按金相組織分類，可分為以下五大類： （1） 馬氏體不銹鋼：含鉻量12%～18%，含碳量0.1%～0

45、.5%(有時達1%)，常見的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。 （2） 鐵素體不銹鋼：含鉻量12%～30%，常見的有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。 （3） 奧氏體不銹鋼：含絡(luò)量12%～25%，含鎳量7%～20%(或20%以上)，最典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常見的還有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr2

46、3Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。 （4） 奧氏體+鐵素體不銹鋼：與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量的鐵素體，常見的有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。 （5） 沉淀硬化不銹鋼：含有較高的鉻、鎳和很低的碳，常見的有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al等。 前兩類為鉻不銹鋼，后三類為鉻鎳不銹鋼。

47、 2、不銹鋼的物理、力學(xué)性能？ (1) 馬氏體不銹鋼：能進行淬火，淬火后具有較高的硬度、強度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但內(nèi)應(yīng)力大且脆。經(jīng)低溫回火后可消除其應(yīng)力，提高塑性，切削加工較困難，有切屑擦傷或粘結(jié)的明顯趨向，刀具易磨損。 當鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時容易產(chǎn)生積屑瘤，且斷屑困難，工件已加工表面質(zhì)量低。含碳量達0.4%～0.5%時，切削加工性較好。 馬氏體不銹鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，其切削加工性比退火狀態(tài)有很大改善。 (2) 鐵素體不銹鋼：加熱冷卻時組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，故熱處理不能使其強化，只能靠變形強化，性能較脆

48、，切削加工性一般較好。切屑呈帶狀，切屑容易擦傷或粘結(jié)于切削刃上，從而增大切削力，切削溫度升高，同時可能使工件表面產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。 (3) 奧氏體不銹鋼：由于含有較多的鎳(或錳)，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可略改善其加工性。通過冷加工硬化可大幅度提高強度，如果再經(jīng)時效處理，抗拉強度可達2550～2740 MPa。 奧氏體不銹鋼切削時的帶狀切屑連綿不斷，斷屑困難，極易產(chǎn)生加工硬化，硬化層給下一次切削帶來很大難度，使刀具急劇磨損，刀具耐用度大幅度下降。 奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能，良好的耐蝕能力，較突出的是冷變形能力，無磁性。 (4) 奧氏體+鐵素體不銹鋼：有硬度極高的金

49、屬間化合物析出，強度比奧氏體不銹鋼高，其切削加工性更差。 (5) 沉淀硬化不銹鋼：含有能起沉淀硬化的鉈、鋁、鉬、鈦等合金元素，它們在回火時時效析出，產(chǎn)生沉淀硬化，使鋼具有很高的強度和硬度。由于含碳量低保證了足夠的含鉻量，因此具有良好的耐腐蝕性能。 3、不銹鋼的切削特點? 不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的相對切削加工性為40%；鐵素體不銹鋼1Cr28為48%；馬氏體不銹鋼2Cr13為55%。其中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性最差。不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點： (1) 加工硬化嚴重：在不銹

50、鋼中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象最為突出。如奧氏體不銹鋼硬化后的強度sb達1470～1960MPa，而且隨sb的提高，屈服極限ss升高；退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼ss不超過的σb30%～45%，而加工硬化后達85%～95%。加工硬化層的深度可達切削深度的1/3或更大；硬化層的硬度比原來的提高1.4～2.2倍。因為不銹鋼的塑性大，塑性變形時品格歪扭，強化系數(shù)很大；且奧氏體不夠穩(wěn)定，在切削應(yīng)力的作用下，部分奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；再加上化合物雜質(zhì)在切削熱的作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時產(chǎn)生硬化層。前一次進給或前一道工序所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象嚴重影響后續(xù)工序的順利進行。 (2

51、) 切削力大：不銹鋼在切削過程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼(其伸長率超過45號鋼的1.5倍以上)，使切削力增加。同時，不銹鋼的加工硬化嚴重，熱強度高，進一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力為2450MPa，比45號鋼高25%。 (3) 切削溫度高：切削時塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多；加上不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為45號鋼的～，大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀—屑接觸的界面上，散熱條件差。在相同的條件下，1Cr18Ni9Ti的切削溫度比45號鋼高200℃左右。 (4) 切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼的塑性

52、、韌性都很大，車加工時切屑連綿不斷，不僅影響操作的順利進行，切屑還會擠傷已加工表面。在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強，易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，并形成積屑瘤，既加劇刀具磨損，又會出現(xiàn)撕扯現(xiàn)象而使已加工表面惡化。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點更為明顯。 (5) 刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀—屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會形成微小的剝落和缺口；加上不銹鋼中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削時直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現(xiàn)象，均會使刀具磨損加劇。 (6) 線膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為碳

53、素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。 4、 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具材料？ 合理選擇刀具材料是保證高效率切削加工不銹鋼的重要條件。根據(jù)不銹鋼的切削特點，要求刀具材料應(yīng)具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小等特點。目前常用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。 (1) 高速鋼的選擇：高速鋼主要用來制造銑刀、鉆頭、絲錐、拉刀等復(fù)雜多刃刀具。普通高速鋼W18Cr4V使用時刀具耐用度很低已不符合需要，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。 在相同的車削條件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V兩種材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加

54、工的件數(shù)分別為2～3件和12件，用95w18Cr4V的刀具耐用度提高了幾倍。這是由于提高了鋼的含碳量，從而增加了鋼中碳化物含量，常溫硬度提高2HRC紅硬性更好，600℃時由W18Cr4V的HRC48.5上升到HRC51～52，耐磨性比W18Cr4V提高2～3倍。 應(yīng)用高釩高速鋼W12Cr4V4Mo制作型面銑刀加工1Cr17Ni2可以獲得較高的刀具耐用度。因為含釩量增加，可在鋼中形成硬度很高的VC，細小的VC存在于晶介，可以阻止晶粒長大，提高鋼的耐磨性；W12Cr4V4Mo的紅硬性很好，600℃時硬度可達HRC51.7，因此適合于制作切削不銹鋼的各種復(fù)雜刀具。但其強度(sb=3140 MPa

55、)及沖擊韌性(ak=2.5 J/cm3)略低于W18Cr4V，使用時要稍加注意。 隨著刀具制作技術(shù)的不斷發(fā)展，對于批量大的工件，采用硬質(zhì)合金多刃、復(fù)雜刀具進行切削加工效果會更好。 (2) 硬質(zhì)合金的選擇：YG類硬質(zhì)合金的韌性較好，可采用較大的前角，刀刃也可以磨得鋒利些，使切削輕快，且切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)，較適于加工不銹鋼。特別是在振動的粗車和斷續(xù)切削時，YG類合金的這一優(yōu)點更為重要。另外，YG類合金的導(dǎo)熱性較好，其導(dǎo)熱系數(shù)比高速鋼高將近兩倍，比YT類合金高一倍。因此YG類合金在不銹鋼切削中應(yīng)用較多，特別是在粗車刀、切斷刀、擴孔鉆及鉸刀等制造中應(yīng)用更為廣泛。 較長時期以來，一般都采

56、用YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2等普通牌號的硬質(zhì)合金作為切削不銹鋼的刀具材料，但均不能獲得較理想的效果；采用新牌號硬質(zhì)合金如813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、YD15等，切削不銹鋼可獲得較好的效果。而用813牌號硬質(zhì)合金刀具切削奧氏體不銹鋼效果很好，因為813合金既具有較高的硬度(≥HRA91)、強度(sb=1570MPa)，又具有良好的高溫韌性、抗氧化性、抗粘結(jié)性，其組織致密耐磨性好。 5、 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具幾何參數(shù)？ (1) 前角g0：不銹鋼的硬度、強度并不高，但其塑性、韌性都較好，熱強性高，切削時切屑不易被切

57、離。在保證刀具有足夠強度的前提下，應(yīng)選用較大的前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬的塑性變形，而且可以降低切削力和切削溫度，同時使硬化層深度減小。 車削各種不銹鋼的前角大致為12～30。對馬氏體不銹鋼(如2Cr13)，前角可取較大值；對奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼，前角應(yīng)取較小值；對未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或調(diào)質(zhì)后硬度較低的不銹鋼，可取較大前角；直徑較小或薄壁工件，宜采用較大的前角。 高速鋼銑刀取gn=10～20，硬質(zhì)合金銑刀取gn=5～10；鉸刀一般取g0=8～12；絲錐一般取g0=15～20(機用)或g0=20(手用)。 (2) 后角a0：加大后角能減小后刀面與加工表面的摩擦，但會使切削刃的強

58、度和散熱能力降低。后角的合理值取決于切削厚度，切削厚度小時，宜選較大后角。 不銹鋼車刀或鏜刀通常取a0=10～20(精加工)或a0=6～10(粗加工)；高速鋼端銑刀取a0=10～20，立銑刀取a0=15～20；硬度合金端銑刀取a0=5～10，立銑刀取a0=12～16；鉸刀和絲錐取a0=8～12。 圖1 雙刃傾角斷屑車刀 (3) 主偏角kr、副偏角k′r，和re：減小主偏角可增加刀刃工作長度，有利于散熱，但在切削過程中使徑向力加大，容易產(chǎn)生振動，常取kr=45～75，若機床剛性不足，可適當加大。副偏角常取k′r=8～15。為了加強刀尖，一般應(yīng)磨出e=0.5～1.0 mm的刀尖圓弧

59、。 (4) 刃傾角ls：為了增加刀尖強度，刃傾角一般取ls=-8～-3，斷續(xù)切削時取較大值ls=-15～-5。 生產(chǎn)實踐中，為了加大切屑變形，提高刀尖強度與散熱能力，采用雙刃傾角車刀，取得了良好的斷屑效果，也加寬了斷屑范圍，如圖1所示。第一刃傾角ls1≥0，第二刃傾角在接近刀尖部位，ls2≈-20，第二刃傾角的刀刃長度lls2?！謅p/3。 當雙刃傾角車刀的g0=20、a0=6～8、kr=90或75、倒棱前角g01=-10、re=0.15～0.2 mm時，在Vc=80～100 m/min、f=0.2～0.3 mm/r、ap=4～15 mm的條件下切削，斷屑效果良好，刀具耐用度高。

60、 要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小，刀具磨鈍標錐VB為加工一般材料的1/2。 圖2 切削不銹鋼的斷(卷)屑槽 6、切削不銹鋼時怎樣選擇刀具斷(卷)屑槽和刃口形式？ 切削不銹鋼時還應(yīng)選擇合適的刀具斷(卷)屑槽，以便控制連綿不斷的切屑，通常采用全圓弧形或直線圓弧形斷(卷)屑槽。斷(卷)屑槽的寬度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情況下，粗車時ap、f大，斷(卷)屑槽宜寬而淺；精車時ap、f小，應(yīng)窄而深些。斷(卷)屑槽的形式見圖2。 切削加工過程中，如果發(fā)生切屑纏繞在工件或刀具上的現(xiàn)象，表示斷(卷)屑槽過寬過淺，可加大進給量，使切屑折斷；如

61、果切屑擠軋在槽內(nèi)，發(fā)出吱吱叫聲，或切屑飛濺傷人，表示斷(卷)屑槽太窄太深，這時可減小進給量。同時還要注意控制斷(卷)屑槽的位置。斷(卷)屑槽的尺寸見表3、表4和表5。 表3 外圓車刀斷(卷)屑槽尺寸 工件直徑(mm) 半徑Rn(mm) 寬度Bn(mm) 前角g0() 倒棱尺寸bg(mm) ≤20 1.5 2 42 精車：0.05～0.10 粗車：0.10～0.20 2.5 3 37 20～40 3 3 30 3.5 3.5 30 4 4 30 ＞40～80 4 4 30 4.5 4.5 30 5 5 30 ＞80～20

62、0 5.5 5 27 精車：0.10～0.20 粗車：0.15～0.30 6 5.5 27 6.5 6 27.5 ＞200 6.5 6 27.5 7 6.5 27.5 7.5 7 27.5 表4 鏜刀斷(卷)屑槽尺寸 鏜孔直徑 (mm) 半徑Rn(mm) 加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼及中等硬度2Cr13馬氏體不銹鋼 加工耐濃硝酸不銹鋼及較硬的2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼 寬度Bn (mm) 前角g0 () 寬度Bn (mm) 前角g0 () ≤20 1.6 2.0 39 1.6 30 2.0

63、 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 30 20～40 2.0 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 30 3.0 3.5 36 2.8 28 40～60 4.0 4.0 30 3.2 24 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 24 60～80 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 24 6.0 6.0 30 5.0 24.5 80 5.0 4.0 24 3.5 20.5

64、 6.0 5.0 24.5 4.5 22 7 6.0 25.5 5.0 21 表5 切斷刀斷(卷)屑槽尺寸 切斷直徑 (mm) ≤20 ＞20～50 ＞50～80 ＞80～120 半徑Rn (mm) 2.5 3.2 4.2 3.2 4.5 5.5 4.2 5.5 6.5 5.5 6.5 8 寬度Bn (mm) 3 4 5 4 5 6 5 6 7 6 7 8 前角g0 () 37 39 36.5 39 30.5 33 36.5 33 32.5 33 32.5 30 7 、切削不銹鋼

65、時怎樣選擇切削用量？ 切削用量對加工不銹鋼時的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。 （1）切削速度Vc：加工不銹鋼時切削速度稍微提高一點，切削溫度就會高出許多，刀具磨損加劇，耐用度則大幅度下降。 為了保證合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按車削普通碳鋼的40%～60%選取。鏜孔和切斷時，由于刀具剛性、散熱條件、冷卻潤滑效果及排屑情況都比車外圓差，切削速度還要適當降低。 不同種類的不銹鋼的切削加工性各不相同，切削速度也需相應(yīng)調(diào)整。一般1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼的切削速度校正系數(shù)Kv為1.0，硬度

66、在HRC28以下的2cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為1.3～1.5，硬度為HRC28～35的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.9～1.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.7～0.8，耐濃硝酸不銹鋼的Kv為0.6～0.7。 （2）切削深度ap：粗加工時余量較大，應(yīng)選用較大的切深，可減少走刀次數(shù)，同時可避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損。但加大切深應(yīng)注意不要因切削力過大而引起振動，可選ap=2～5 mm。精加工時可選較小的切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。 （3）進給量f：進給量的增大不僅受到機床動力的限制，而且切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進給量的增加而加大，因此進給量不能過大。為提高加工表面質(zhì)量，精加工時應(yīng)采用較