1、高效精密(jngm)加工技術(shù)1.高速切削加工2.高速加工工具系統(tǒng)(xtng)3.精密切削毛刺形成及其控制4.磨削淬硬加工技術(shù)專題三共六十六頁1.高速切削(qixio)加工 Carl Salomon 高速(o s)切削理論 (1931.4)共六十六頁1.高速(o s)切削加工 共六十六頁1.高速(o s)切削加工 高速切削技術(shù) 按不同(b tn)加工工藝劃定的高速切削范圍為: 車削加工 7007000m/min 銑削加工 300 6000m/min 鉆削加工 2006000m/min 磨削加工 150 360m/s 共六十六頁1.高速(o s)切削加工 高速切削技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 金屬切除率提高36倍;

2、切削力降低(jingd)30 %以上; 切削熱的95 % 98%被切屑帶走; 切削加工精度高; 可加工難加工材料; 降低加工成本. 共六十六頁1.高速(o s)切削加工 (1) 切削區(qū)域呈現(xiàn)高應(yīng)力、大應(yīng)變態(tài)勢(shì)(tish) 切屑變形較大易形成鋸齒狀切屑 高速切削技術(shù)特點(diǎn) （a）硬度325HB (b)硬度325HB (c)硬度325HB 切削速度:125.5m/min 切削速度:250m/min 切削速度:2600m/min 高速切削不同狀態(tài)AISI4340鋼（40CrNiMoA）時(shí)的切屑形態(tài) 共六十六頁1.高速切削(qixio)加工 (2)切削力相對(duì)較小、切削溫度升幅趨緩 刀具磨損速率低易保證加

3、工(ji gng)質(zhì)量高速切削技術(shù)特點(diǎn) Al2O3基陶瓷刀具端銑調(diào)質(zhì)45鋼時(shí)的切削力 涂層立銑刀銑削溝槽時(shí)轉(zhuǎn)速對(duì)加工粗糙度的影響 共六十六頁1.高速切削(qixio)加工 (3) 安全性問題凸顯、尺寸效應(yīng)作用增大 系統(tǒng)集成度決定(judng)著加工質(zhì)量和效率 高速切削技術(shù)特點(diǎn) 在5000 rpm時(shí)刀片甩出的面銑刀 基于高速切削加工的微細(xì)零件棱邊形態(tài) 共六十六頁1.高速切削(qixio)加工 高速切削技術(shù)(jsh)的研究體系共六十六頁1.高速切削(qixio)加工共六十六頁1.高速(o s)切削加工共六十六頁1.高速切削(qixio)加工共六十六頁1.高速(o s)切削加工共六十六頁1.高速切削

4、(qixio)加工共六十六頁2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng)共六十六頁2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng) HSK刀柄及工具(gngj)系統(tǒng)特點(diǎn)共六十六頁1.高速(o s)切削加工 HSK刀柄及其工具(gngj)系統(tǒng)特點(diǎn) 雙面同步接觸中空結(jié)構(gòu) 1/10的錐度 錐面過盈配合 共六十六頁2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng) HSK刀柄(do bn)分類 共六十六頁1.高速切削(qixio)加工 HSK刀柄(do bn)的工作原理 共六十六頁1.高速(o s)切削加工 HSK工具系統(tǒng)研究(ynji)及成果(1)建立HSK工具系統(tǒng)的力學(xué)模型,揭示出HSK工具系統(tǒng)的工作機(jī)理 HSK工具系統(tǒng)的力學(xué)模型 HSK刀柄

5、端面的受力分布圖 共六十六頁2.高速加工(ji gng)工具系統(tǒng) HSK工具系統(tǒng)研究及成果(2)HSK工具系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及其數(shù)值(shz)模擬和仿真計(jì)算共六十六頁2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng) HSK工具系統(tǒng)研究及成果(2)HSK工具系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及其數(shù)值模擬(mn)和仿真計(jì)算共六十六頁2.高速(o s)加工工具系統(tǒng) HSK工具系統(tǒng)研究(ynji)及成果(3) 建立出HSK工具系統(tǒng)動(dòng)平衡模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證; (4)開發(fā)出Ujs-HSK工具系統(tǒng)的專家知識(shí)系統(tǒng)及軟件; (5)提出具有自潔、磨損補(bǔ)償功能的HSK刀柄設(shè)計(jì)方案并申請(qǐng)國家發(fā)明專利.共六十六頁 2.高速(o s)加工工具系統(tǒng) (1) 高速加工

6、工具系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用(yngyng) 國家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：2001BA205B） (2) 高速切削加工中毛刺形成機(jī)理及其控制 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：50675088） (3) 高速加工工具系統(tǒng)自動(dòng)平衡理論及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究 江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：BK2004027） (4) 高速數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究 江蘇省高校數(shù)字化設(shè)計(jì)制造實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（編號(hào)：SZH2005008） (5) HSK工具系統(tǒng)的研究 江蘇省高校先進(jìn)數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（編號(hào)：KXJ06125）承擔(dān)的主要相關(guān)項(xiàng)目共六十六頁 2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng) (1) 出版學(xué)術(shù)專著1部 高速加工工具系統(tǒng) 北

7、京:國防工業(yè)出版社 2005.8 (2) 出版高等院校教材2本 精密與特種加工 武漢:武漢理工大學(xué)出版社 2003.7 數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù) 北京:化學(xué)工業(yè)出版社 2005.2 (3)發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文50余篇 發(fā)表在兵工學(xué)報(bào)(xubo) 、應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào) 、 Chinese Journal of Mechanical Engineering 、Key Engineering Materials和Materials Science Forum等期刊上,被EI,SCI收錄論文30余篇 主要相關(guān)工作及其成果共六十六頁2.高速(o s)加工工具系統(tǒng) (4)培養(yǎng)碩士、博士研究生8名 (5)申報(bào)(

8、或獲批)國家發(fā)明專利5項(xiàng) (6) 獲部省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng) 工具(gngj)系統(tǒng)基礎(chǔ)共性技術(shù)研究 江蘇省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng) 2004.12 高速加工工具系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用 中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng) 2005.11 主要相關(guān)工作及其成果共六十六頁王 柱 HSK工具系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性的研究及其數(shù)值模擬 2003.5 許 琰 高速加工機(jī)床與刀具的接口技術(shù)及HSK專用專家知識(shí)系 統(tǒng)的開發(fā) 2004.5沈春根 高速加工工具系統(tǒng)動(dòng)平衡及其應(yīng)用基礎(chǔ)的研究 2004.5王樹林 高速加工中HSK工具系統(tǒng)性能及其應(yīng)用基礎(chǔ)的研究 2004.12洪 泉 基于精密切削加工表面完整性及其專家知識(shí)系統(tǒng)的開發(fā) 2005.5王家

9、(wn ji)華 KM工具系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性的研究及其應(yīng)用研究 2006.12吳衛(wèi)國 高效精密切削及其振動(dòng)特性的研究 2007.6薛宏麗 Big-plus刀柄的性能及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究 2007.6 2.高速加工(ji gng)工具系統(tǒng) 共六十六頁 2.高速加工工具(gngj)系統(tǒng) 共六十六頁 2.高速(o s)加工工具系統(tǒng) 共六十六頁2.高速加工(ji gng)工具系統(tǒng) 與材料科學(xué)、摩擦學(xué) 及微納米技術(shù)相交叉 研究切削工具材料、摩擦特性及涂層技術(shù) 與信息科學(xué)、人工智能(rn n zh nn)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相交叉 研究切削過程建模、數(shù)值模擬及切削數(shù)據(jù)庫 與控制科學(xué)、系統(tǒng)工程 及測(cè)試技術(shù)相交叉 研究加工安全

10、、在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù) 高速切削技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)共六十六頁2.高速(o s)加工工具系統(tǒng) 尚待深入研究的主要問題 刀柄新型材料(cilio)開發(fā)及其性能研究; 高速刀柄設(shè)計(jì)理論與方法; 刀柄結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化方法; 機(jī)床刀具接口 (工具系統(tǒng))動(dòng)平衡檢測(cè)及控制; 工具系統(tǒng)安全性的評(píng)價(jià)及其標(biāo)準(zhǔn); 加工過程的在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù). 共六十六頁 三、研究(ynji)工作及成果 共六十六頁精密與超精密切削(qixio)加工 精密(jngm)與超精密(jngm)加工技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的前沿。通常是指零（部）件經(jīng)過機(jī)械（包括特種）加工后,其尺寸精度和形位精度都達(dá)到很高水準(zhǔn)，表面質(zhì)量(包括棱邊尺寸及形態(tài))達(dá)到

11、很高水平的加工技術(shù)。 (1)精密與超精密切削加工概念及水平共六十六頁精密與超精密切削(qixio)加工 (2)精密與超精密加工技術(shù)(jsh)概念及水平項(xiàng) 目精密加工（m）超精密加工（m）尺寸圓度圓柱度平面度表面粗糙度Ra 2.50.75 0.70.2 1.250.38 1.250.38 0.01 0.30.025 0.120.06 0.250.13 0.250.13 0.005共六十六頁精密與超精密切削(qixio)加工實(shí)現(xiàn)超精密加工的基本條件精密與超精密加工的理論體系精密與超精密加工的基礎(chǔ)共性技術(shù)金剛石刀具的開發(fā)及應(yīng)用加工系統(tǒng)(xtng)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷(3)精密與超精密切削加工研究主要

12、內(nèi)容共六十六頁精密與超精密切削(qixio)加工 (4)精密(jngm)與超精密(jngm)加工表面質(zhì)量內(nèi)涵表面質(zhì)量表面粗糙度表面殘余應(yīng)力加工硬化棱邊質(zhì)量棱邊(毛刺)形態(tài)尺寸微觀特征量共六十六頁精密(jngm)與超精密(jngm)切削加工 (5)實(shí)現(xiàn)精密與超精密加工的基本(jbn)條件 超精密加工機(jī)床 金剛石刀具 潔凈穩(wěn)定的加工環(huán)境 誤差補(bǔ)償系統(tǒng)及測(cè)量儀器和裝置共六十六頁 (6 )主要影響(yngxing)因素精密(jngm)與超精密(jngm)加工機(jī)床誤差補(bǔ)償其它加工機(jī)理操作技術(shù)刀具（砂輪）測(cè)量技術(shù)環(huán)境條件共六十六頁3. 毛刺形成(xngchng)及控制 硅片超精密切削(qixio)加工的切

13、屑共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制 Al Mg Si 05 銑削；（b）Al Mg Si 05 鏜削；(C)Sb 37K 刨削;(d) Al Mg Si 05磨削(m xio); (e)C15 車削共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制影響工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度；破壞或影響下道加工工序的定位；影響或干擾工件的測(cè)量精度：在裝配工序中影響裝配質(zhì)量；加工中毛刺脫落使工件尺寸超差或使其報(bào)廢：零件(部件)上帶有毛刺影響其工作效果及實(shí)用性能；工件或零部件加工及運(yùn)輸(ynsh)中對(duì)操作者安全構(gòu)成威脅；使用中零部件上毛刺脫落成為引起故障的原因之一；對(duì)毛刺進(jìn)行去除加工通常成為增大加工

14、成本：直接影響工件表面美觀度及影響產(chǎn)品的銷售等。共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制 金屬切削毛刺分類(fn li)體系奧島毛刺分類體系L.K. Gillespie毛刺分類體系K. Nakayama毛刺分類體系切削運(yùn)動(dòng)刀具切削刃毛刺分類新體系共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制 奧島毛刺分類(fn li)體系共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制L.K. Gillespie毛刺分類(fn li)體系共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制K. Nakayama毛刺分類(fn li)體系共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制

15、 切削運(yùn)動(dòng)刀具(doj)切削刃毛刺分類體系共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制 兩側(cè)(lin c)毛刺形成模型共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制毛刺(moc)形成及其變化規(guī)律共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制共六十六頁3.毛刺形成(xngchng)及控制車削加工中進(jìn)給方向(fngxing)毛刺形態(tài)共六十六頁3.毛刺(moc)形成及控制 切削毛刺形成的定性(dng xng)或定量性預(yù)報(bào)； 毛刺形成中特殊現(xiàn)象的研究； 拓寬研究及應(yīng)用領(lǐng)域； 開發(fā)控制毛刺的新途徑和新方法； 加強(qiáng)學(xué)科滲透，促進(jìn)研究發(fā)展。共六十六頁共六十六頁共六十六頁4.磨削(m xio)淬硬加工技術(shù)平面磨削淬硬加工試

16、驗(yàn)過程 共六十六頁4.磨削(m xio)淬硬加工技術(shù)（a） 砂輪徑向切入 （b） 工件周向進(jìn)給 外圓磨削淬硬加工試驗(yàn)過程 共六十六頁4.磨削(m xio)淬硬加工技術(shù) （a）表面層 （b）次表層 （c）里層40Cr鋼磨削淬硬層完全淬硬區(qū)組織的SEM照片 （a）表面層 （b）次表層 （c）里層40Cr鋼磨削淬硬層完全淬硬區(qū)板條馬氏體的TEM照片共六十六頁4.磨削淬硬加工(ji gng)技術(shù)（a） 砂輪徑向切入 （b） 工件周向進(jìn)給 外圓磨削淬硬加工試驗(yàn)過程 共六十六頁4.磨削淬硬加工(ji gng)技術(shù) 圖3 45#鋼磨削淬硬層的顯微硬度(yngd)變化共六十六頁4.磨削(m xio)淬硬加工技

17、術(shù) 圖4 40Cr磨削淬硬層的殘余應(yīng)力(yngl)變化共六十六頁 劉菊東博士學(xué)位論文(lnwn)1.Study on the formation of grind-hardening of steel AISI 1006. ISAAT2006 Key Engineering Materials, Vol.329(2007) (SCI, EI收錄) 2.Experimental Research of Grind-Hardening of 65Mn Steel. Material Science Forum,Vol.505-507(2006)（SCI收錄）3.Research of Surfac

18、e Hardening Based on Transverse Feed Grinding. Materials Science Forum, v532-533(2006) （ISTP收錄)4.Study on Forming Mechanism of Surface Hardening in Two-Pass Grinding 40Cr Steel. Key Engineering Materials, Vol.304-305(2006)（SCI, EI收錄）5.65Mn鋼磨削硬化層組織的研究. 中國機(jī)械工程, Vol.15(17)(2004)（EI收錄）6.非淬硬鋼磨削表面硬化層的實(shí)驗(yàn)研究

19、. 中國機(jī)械工程, Vol.16(11)(2005)（EI 收錄）7.橫向進(jìn)給磨削表面硬化層的研究. 中國機(jī)械工程, Vol.16(23) (2005)（EI收錄）8.磨削用量對(duì)40Cr鋼磨削淬硬層的影響. 中國機(jī)械工程,Vol.17(17) (2006)（EI 收錄）9.基于緩進(jìn)給濕磨的表面硬化研究. 兵工學(xué)報(bào),Vol.27(2006)（EI收錄) 10.雙程切入(qi r)磨削表面硬化層的研究. 材料熱處理學(xué)報(bào), Vol.27(1) (2006)（EI 收錄）共六十六頁劉菊東博士學(xué)位論文(lnwn)11.雙程切入磨削表面硬化層的研究. 材料熱處理學(xué)報(bào), Vol.27(1) (2006)（E

20、I 收錄）12.磨削深度對(duì)65Mn鋼磨削硬化層的影響研究. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), Vol.36(8)(2005)EI 收錄）13.45鋼磨削硬化的試驗(yàn)研究. 材料科學(xué)與工藝, Vol.13(3)(2005)（EI 收錄）14.原始組織(zzh)對(duì)40Cr鋼磨削硬化層的影響研究. 金屬熱處理, Vol.29(12)(2004)（EI 收錄）15.中碳鋼緩進(jìn)干磨表面硬化層特征. 金屬熱處理,Vol.30,12(2005)（EI 收錄）16.砂輪特性對(duì)40Cr鋼磨削淬硬層的影響. 金屬熱處理, Vol.31(2006)（EI收錄) 17.40Cr鋼外圓磨削表面淬硬層的組織. 金屬熱處理,Vol.32(20

21、07)（EI收錄)18.Formation and prediction of cutting-direction burr. Journal of Harbin Institute of Technology. Vol.12(2)(2005)（EI 收錄）19.磨削淬硬加工區(qū)域溫度的數(shù)值模擬. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), Vol.14(2006) （EI 收錄）20.Influence of Frequency Ratio on Dynamic Angular Displacement of Screwing Tap in Low-frequency Vibration Tapping. Jo

22、urnal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.26(2006)（EI 收錄）21.Dynamic simulation of vibration tapping .Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.27(1)(2006) (EI收錄)共六十六頁劉菊東博士學(xué)位論文(lnwn)23.磨削淬硬工藝的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì). 現(xiàn)代制造工程, 11(2003)24.基于磨削加工的表面形變淬火工藝磨削淬硬.工具技術(shù), Vol.38(7)(2004)25.Experimental Investigation of Grind-Ha