干切削的技术及切削机床设计课程设计论文.docx
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干切削的技术及切削机床设计课程设计论文
综合课程设计论文
题目：
干切削的技术及切削机床的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
干切削技术是为适应全球日益高涨的环保要求和可持续发展战略而发展起来的一项绿色切削加工技术。
随着环境保护法律法规越来越严格，国外在汽车以及中小型制造业中，干切削的应用越来越广泛，目前在西欧已有近一半企业采用了干式切削加工，德国企业尤为普遍。
日本的《生产设备市场》杂志选出的1997年日本工厂自动化行业的国内十大新闻中就包括“保护环境的加工技术具体化”。
由此可见：
干切削加工技术将成为未来加工技术的发展方向之一。
干切削并不是简单地取消切削液就能实现，有意义且经济可行的干切削加工要求仔细分析特定的边界条件和掌握干切削加工的复杂因素，并为干切削工艺系统的设计提供所需的技术数据。
干切削加工刀具工作条件恶劣，寿命缩短。
因此，须合理选择刀具材料及涂层，设计合理的刀具几何参数。
本文分析干切削加工的特点，提出了干切削对刀具的具体要求，讨论了干切削刀具的设计要点。
追求生态效益和经济效益是推动干切削技术发展的主要动力。
近10年来，由于超硬刀具材料，特别是刀具涂层材料的发展，刀具几何形状的改进和微量润滑材料的应用，以及适合干切削机床等相应配套设备的开发有利地推动了干切削技术的迅速发展。
干切削技术经过多年的开发和实验，目前已进入了实用化阶段，当今相当多的切削加工工序已完全可以用干式或通过微量润滑来解决。
随着干加工工艺过程可靠性的不断提高，干加工正在逐步进入机械加工业，特别是愈来愈多地进入汽车工业等大批量生产领域。
我国在干切削理论研究方面和国外还存在较大的差距，在工业中的应用规模更小，有待于我们今后加快研究与推广应用。
关键词：
干切削；环境保护；刀具；研究；推广。
Abstract
Drycuttingtechnologyistomeettherisingglobalrequirementsofenvironmentalprotectionandsustainabledevelopmentstrategyandthedevelopmentofagreencuttingprocessingtechnology.
Withincreasinglystrictenvironmentalprotectionlawsandregulationsand,foreignincarsandsmallandmedium-sizedmanufacturing,drycuttingisappliedmoreandmorewidely.Atpresent,nearlyhalfofenterprisesinWesternEuropehasthedrycutting,Germancompaniesareparticularlycommon.Japanesemagazineelected1997Japanesefactoryautomationindustry,thetopnews,including"theprocessingtechnologyofenvironmentalprotectionconcrete.Thus:
drycuttingtechnologywillbecomeprocessingtechnologyinthefuturedirectionofdevelopment.
Drycuttingisnotsimplycancelthecuttingfluidcanachieve,meaningfulandeconomicfeasibledrymachiningrequirescarefulanalysisofspecificboundaryconditionsandmasterofdrymachiningofcomplexfactors,andfordrycuttingprocesssystemdesignedtoprovidetherequiredtechnicaldata.Drycuttingtoolworkingconditionisbad,shortenlife.Therefore,reasonableselectionoftoolmaterialsandcoatingshouldbe,therationaldesignofcuttergeometryparameters.Basedontheanalysisofdrymachiningcharacteristicsanddrycuttingoftool'sspecificrequirements,discussedthedrycuttingtooldesignpoints.
Pursuitofecologicalbenefitsandeconomicbenefitsistopromotethedrycuttingtechnologydevelopmentisthemaindrivingforce.Inrecent10years,duetothesuperhardtoolmaterials,especiallythedevelopmentoftoolcoatingmaterials,improvementoftoolgeometryandtracelubricatingmaterialsused,andsuitablefordrycuttingmachinetools,andthecorrespondingequipmentdevelopmentadvantageouslypromotedthedrycuttingtechnologyrapiddevelopment.Drycuttingtechnologyafteryearsofexperimentationanddevelopment,hasenteredthepracticalstage,nowadaysquitealotofcuttingprocesshasbeencompletelywithdryorbythemicrolubricationtosolve.Withthecontinuousimprovementofthereliabilityofthemachiningprocess,dryprocessingisgraduallyenteringthemachineandIndustry,especiallyinthefieldofautomobileindustryandsoon.
Ourcountryindrycuttingtheoryandabroadtherearestillabiggap,intheindustrialapplicationofsmaller,tobetousinthefuturetoaccelerateresearchandapplication.
Keywords:
drycutting;environmentalprotection;cuttingtools;research;promotion.
1.1正在发展的干切削技术.......................................................................................7
1.2切削液的存在感...................................................................................................8
2.2干切削刀具设计要点及应用..............................................................................15
2.3干切削刀具几何参数的优化..............................................................................17
2.4强化切削刃，减轻载荷........................................................................................18
2.5刃口强化、刀具几何参数与排屑.........................................................................20
2.6机械干加工的刀具选择......................................................................................21
2.6.1立方氮化硼刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用...........................21
2.6.2陶瓷刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用............................................23
2.6.3涂层刀具材料的性能和特点及刀具的应用...................................................25
第三章机械干切削加工的要素----机床................................................................28
第五章课设小结.......................................................................................................45
第一章前言
1.1正在发展的干切削技术
近十年来，人们日益认识到发展干切削（或准干切削）是进一步降低产品制造成本和消除冷却润滑液对环境污染的重要途径。
原因是，冷却润滑液的供给、保养和处理以及冷却润滑液设备的折旧等费用约要占到工件制造成本的12%-17%，存在着降低产品成本的巨大潜力。
另外，冷却润滑液的大量使用（如在德国，1997年在金属加工工业中约消耗了80万吨冷却润滑液。
）是造成环境污染、破坏生态平衡的重要因素。
如果经常接触冷却润滑液的反应生成物，会使人们患上肺病和皮疹。
在对环境保护受到人们普遍重视、市场竞争日趋激烈的今天，开发和推行干切削技术已成为金属加工工业及其企业的一项迫切任务。
干切削并非只要简单的取消冷却润滑液就可以实现的。
由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑、冷却和冲屑作用，会导致刀具与工件间的摩擦增大、切削温度升高、粘结加剧和切屑堵塞，从而造成刀具寿命、加工精度和切削效率的下降。
为克服由于缺少了冷却润滑液而造成的困难，需要通过开发和应用耐热的硬刀具材料，合适的刀具几何形状和微量润滑材料，以及通过采用适合于干切削的机床和选择相应的加工参数来解决，保证干切削过程的可靠进行。
近年来，在干切削技术的开发上已取得了很大进展，有相当多的干切削工艺已在生产中推广应用。
如德国的Liebherr公司在年产130台CNC滚齿机中，“纯干式加工机床”已占14%，“纯湿式加工机床”约占22%，而复合型机床占64%（这种机床只需花一天的时间可改装为干式或湿式加工机床），经生产表明，该机床当采用高速干铣齿轮（目前，采用涂层硬质合金，切削速度可达300m/min；采用涂层的Cermets，切削速度可高达600m/min）时单件费用要比湿式铣齿低50%。
又如，某工厂在对轿车变速擒纵轮工艺装备进行技改时，决定由原来的湿式加工改造为干切削。
为此采用涂层硬质合金滚刀替代原来的涂层高速钢滚刀，切削速度由原来的110m/min提高到了290m/min。
这不仅缩短了加工时间，提高了机床的加工能力，而且每件的加工费用降低了43%。
由此可见，采用干切削可以获得很好的技术经济效益。
据目前的技术发展，在工业发达国家的机器制造业中，预计今年干切削工艺的应用可望达到20%。
1.2切削液的存在感
就在二十年前，切削液曾是非常便宜，在大多数加工过程的成本中，其所占比例不到3%。
以至没有谁会对此多加注意。
可是，现在不一样了，切削液在车间生产成本中所占比例上升为15%，这就不得不引起生产经营者的极大关注。
特别是那些含油的切削液已经成为一项很大的支出。
更重要的是它的排放污染环境，国外环保部门要监控这些混合制剂的处理。
而且，许多国家和地区也把它们划归为危险废物，如果其中含有油和某些合金，还要采取更为严厉的控制措施。
再有，许多高速加工工序加了切削液会产生烟雾，环保部门也限制切削液烟雾释放量要在允许范围内，职业安全和职工健康管理部门为了降低切削液烟雾排放允许值，正在考虑一项咨询委员会的建议。
其中包括制定比较高的切削液的价格政策。
因此，越来越多的厂家开始采用干切，以避免这笔费用和与切削液处理相关连的麻烦。
以前，金属加工行业使用切削液已形成""习惯""，所以推广干式切削的主要障碍是这种习惯势力，他们认为切削液是取得良好加工表面、提高刀具寿命所必须的。
也有许多人认为变湿切为干切，费用可能会更高。
其实两种看法都不对。
对于多数金切件，干切应该是“标准加工环境”。
在高速下干车、干铣淬硬材料不仅可能，而且更经济。
关键是要知道如何正确地选择刀具、机床和切削方法。
尽管切削液在有些场合还是需要的，可是研究表明：
由于今天的刀具材料有了很大发展，情况也在不断的变化。
新的硬质合金牌号特别是那些涂层牌号，在高速、高温的情况下不用切削液，切削效率更高。
事实上，对于间断切削，切削区温度越高，越不适合用切削液。
先来看看铣削，假定切削液能克服高速旋转的铣刀引起的离心力，那它在到达切削区之前也就已经蒸发了，它的冷却效果是很小的甚至没有。
而应用切削液刀具会产生温度的激烈变化，铣刀刀片自工件切出时冷却，再切入时温度又上升。
尽管在干切削时也有类似的加热和冷却循环产生，但是加了切削液这种温度变化要大得多。
温度急剧变化在刀片中产生应力，会导致裂纹的产生。
类似的情况在车削中也会出现，例如用非涂层硬质合金，在速度高于130m/min时，车削中碳钢，刀尖切入工件不到40秒，然后暴露在冷却液中，就能很明显地表现出热冲击的损害。
这种热冲击加快了月牙洼磨损和后面磨损，从而大大地缩短刀具寿命。
对于大多数车削加工，干切通常能延长刀具寿命。
然而，对于钻削则是另一种情况。
钻削时切削液是必要的，因为它提供了润滑和从孔中冲出切屑。
没有切削液，切屑可能粘在孔内，并且表面粗糙度平均值（Ra）可能达到湿钻时的两倍。
在这种情况下，切屑液也能减少所需的机床扭矩，因为钻头边缘上与孔壁接触的点得到润滑。
尽管涂层钻头也能够起到类似切削液的润滑效果，涂层还能减少切削力并能使磨擦阻力趋向最小。
从总的效果来看，目前还不能完全代替切削液。
用哪种型号的切削液要根据具体情况，润滑性切削液用于低速加工难加工材料以及表面粗糙度要求较高时比较好。
而冷却能力较高的切削液，可以增强易切削材料高速加工性能，可以用于有产生积屑瘤倾向或有严格的尺寸公差的情况下。
可是许多时候用了切削液取得了某些效果，但它需要很高的额外费用，也带来非常有害的环境污染，这是不值得的。
应该看到，现代的切削刀具能承受更高的切削热，具备高速切削所需的性能。
必要时可以用压缩空气从切削区吹走热的切屑，以取代切削液。
1.3切削液的功能和负面影响
干切削并不是简单地停止使用切削液就能实现的。
必须分析在停用切削液以后，会出现什么问题？
应采取什么措施来消除这些不利影响？
为此，首先应对切削液在机械加工中的作用和功能有一个全面、深入的认识。
（1）在机械加工中，切削液的三大功能
a.润滑功能——当切削液进入切削区以后，它就会渗入到刀具、工件和切屑之间的接触面，形成一层润滑膜。
这层润滑膜可减少切削过程的摩擦，减小切削力，减轻切屑与刀
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