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现代切削工艺技术

研究进展

报告提纲

0制造技术分类

1现代切削工艺技术产生的背景

2精密切削工艺技术〔振动切削、微细切削、

塑性〔延性域〕切削〕

3高效切削工艺技术〔高速切削、高速磨削

〕

4绿色切削工艺技术〔干式切削、磨削淬硬

0制造技术分类

按照在由原材料或毛坯制造成为零件的过

程中，质量m的变化，可分Δm=0,Δm0,Δm0

三种类型，不同类型采用不同的工艺方法。

Δm=0：材料成形工艺〔变形加工〕

Δm0：材料累加工艺〔堆积、结合加工〕

Δm0：材料去除工艺〔切削加工〕

0.1Δm=0的制造过程〔变形加工〕

利用模型使原材料形成毛坯或零件的工艺方

法。常用成形工艺方法有铸造、锻造、冲压、注塑

等。

0.2Δm0的制造过程〔堆积、结合加工〕

将零件以微元叠加或连接的方式逐渐

累加形成的工艺方法。常用的工艺方法有:

RPM〔光固化法SLA、选区片层粘结法

LOM、激光选区烧结法SLS、熔积法FDM、三

维打印法等〕

外表覆层技术〔电镀和化学镀、涂料涂装

工艺、气相沉积等〕

外表渗入、注入

连接成形〔机械连接、胶接、焊接〕

0.3Δm＜0的制造过程〔去除加工〕

按照一定的方式从毛坯上去除多余材料形成符合技术

要求的零件的工艺方法。主要包括切削加工和特种加工。

现代化加工设备

先进的刀具与工具

1现代切削工艺技术产生的背景

1.1大量难加工材料的出现和应用

超硬材料：淬硬钢、工程陶瓷、复合材料、工

业搪瓷、石材等，大多数材料硬度高于

250HBS；

超塑材料：铜合金、锌合金、铝合金、钛合金

和高温合金等，其最大伸长率可达1000％，

有的甚至2000％；

高强度材料：包括高强度钢和超高强度钢，如

加有稀土元素的SiMnCrMoV系列钢，抗拉强

度为170～190kgf/mm2，断裂韧度可达250～

280kgf/mm2；

半导体材料：硅〔Silicon〕,锗(Germanium

GalliumArsenide),砷化镓(Gallium

难加工材料的特性与切削加工特点之间的关系

1.2加工精度要求越来越高

18世纪，加工精度为1mm；19世纪末，

0.05mm；20世纪50年代末，实现了μm级的

加工精度；目前到达10nm的精度水平。

例如：

1kg陀螺其质心偏离0.5nm，会引起100m导弹射程误差，

50m轨道误差；

民兵Ⅲ型洲际导弹陀螺仪精度为0.03-0.05º，命中精度误差

为500m；

人造卫星轴承孔轴外表粗糙1nm，其圆度和圆柱度均以

nm为单位；

飞机发动机叶片加工精度由60μm→12μm，粗糙度由

Ra0.5μm→0.2μm，那么发动机效率89%→94%；

1.3产品更新越来越快,生产周期越来越短

生产方式的转变

小批量→少品种大批量→多品种变批量

21世纪的产品特征

个性化和多样化产品制造定制化、模块化，满足不同消

费者喜好

寿命周期不断缩短摩尔定律-微处理器芯片性能每18个

月提高1倍，而价格却保持不变

智能化包括产品自身智能和生产设施工具的智能

1.4可持续战略的实施和人类环境意识的增加

要求制造工艺的革新

当前资源匮泛，污染严重

环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为

代价

由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持

续开展转变

绿色产品全寿命周期无污染、低资源消

耗和可回收利用

绿色制造的提出

基于上述背景制造技术发生了巨大的变革。

*特种加工技术的出现与应用

*快速成型(RP)技术的创造及应用

*传统切削技术朝着两个方向开展：

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