加工（High Performance Machining，HPM）是在確保零件精度和質(zhì)量的前提下，通過對加工進(jìn)程的優(yōu)化和進(jìn)步單位時(shí)間資料切除量來進(jìn)步加工效率和設(shè)備使用率、下降生產(chǎn)成本的一種高功用加工技能。在某些程度上，可以以為加工涵蓋了高速加工。

在加工體系中，刀具是完結(jié)切削加工的東西，直觸摸摸工件并從工件上切去一部分資料，使工件得到契合技能要求的形狀、尺度精度和外表質(zhì)量。在整個(gè)加工進(jìn)程中，刀具直接與工件觸摸，會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的刀具磨損現(xiàn)象，因而刀具也是加工進(jìn)程中的一大消耗品。刀具技能的內(nèi)在包含刀具資料技能、刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃和成形技能、刀具外表涂層技能等，也包含了上述單項(xiàng)技能歸納交叉構(gòu)成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、綠色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作為機(jī)械制作工藝配備中重要的一類根底部件，其技能開展又構(gòu)成智能制作、精細(xì)與微納制作、仿生制作等根底機(jī)械制作技能，以及液密氣密、齒輪、軸承、模具等根底部件技能的支撐技能。

刀具在切削進(jìn)程中承受深重的負(fù)荷，包含高的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、沖擊和振蕩等，如此惡劣的工作條件對刀具功用提出了高要求。在現(xiàn)代切削加工中，率的尋求以及大量難加工資料的呈現(xiàn)，對刀具功用提出了進(jìn)一步的應(yīng)戰(zhàn)。因而，挑選刀具資料、規(guī)劃刀具結(jié)構(gòu)、開展刀具涂層和高功用刀具技能成為進(jìn)步切削加工水平的要害環(huán)節(jié)。

加工刀具

刀具資料

刀具資料對刀具壽數(shù)、加工效率和加工質(zhì)量等有著重要影響。目前，刀具資料首要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬資料等。

高速鋼（HSS）是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的東西鋼，其熱處理工藝較為雜亂，有必要通過淬火、回火等一系列進(jìn)程。高速鋼合金元素含量較多，總量可達(dá)10%~25%。

按所含合金元素不同可分為：鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、高鉬系高速鋼、釩高速鋼和鈷高速鋼。含鈷高速鋼一般是在通用高速鋼的根底上參加5%~8% 鈷，可顯著進(jìn)步鋼的硬度、耐熱性和耐性。粉末冶金高速鋼安排均勻，晶粒細(xì)微，消除了熔鑄高速鋼難以避免的偏析，因而比相同成分的熔鑄高速鋼具有更高的耐性和耐磨性，一起還具有熱處理變形小、鍛軋功用和磨削功用良好等優(yōu)點(diǎn)。高速鋼資料首要用于制備各種成形拉刀（整體式、組合式）、高速滾刀、剃（插）齒刀、輪槽刀等，大量應(yīng)用在轎車、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電設(shè)備等制作職業(yè)，加工高強(qiáng)度、高硬度鑄鐵（鋼）合金。

陶瓷資料首要是離子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合，其結(jié)合力是比較強(qiáng)的正負(fù)離子間的靜電引力或共用電子對，所以熔點(diǎn)高、硬度高，具有優(yōu)異的絕緣性和化學(xué)安穩(wěn)性。

按化學(xué)成分，淘瓷刀具資料可分為氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷、碳氮化物基陶瓷和硼化物基陶瓷。因?yàn)榫哂懈叩挠捕取?qiáng)度與耐磨性，淘瓷刀具可用來加工淬火鋼、高強(qiáng)度鋼、不銹鋼以及各種合金鋼和碳鋼，還可以加工各種高硬度的合金鑄鐵。可是淘瓷刀具具有一個(gè)共性，就是易崩刃，故而應(yīng)用規(guī)模比較局限。

聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、立方氮化硼（CBN）、單晶金剛石等超硬資料具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)，硬質(zhì)合金刀具修磨，已敏捷應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工有色金屬（合金）及有色金屬- 非金屬復(fù)合資料零部件的高速、、干（濕）式機(jī)械切削加工職業(yè)中。

天然金剛石作為超精細(xì)加工刀具不行代替的資料，應(yīng)用于各種精細(xì)儀器透鏡、反射鏡、計(jì)算機(jī)磁盤等工件的精細(xì)（超精、納米級(jí)）車削加工。

PCD 刀具與天然金剛石刀具功用挨近，具有優(yōu)異的耐磨性，可用來加工有色金屬和非金屬資料，還可用來精加工難加工資料，如硬質(zhì)合金和歸呂合金。

立方氮化硼（CBN）是硬度僅次于金剛石的超硬資料。它不但具有金剛石的許多尤秀特性，而且有更高的熱安穩(wěn)性和對鐵族金屬及其合金的化學(xué)惰性，可用于加工金剛石刀具不能加工的黑色金屬及其合金資料。

刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃

刀具結(jié)構(gòu)包含刀具自身及各功用部件外部形狀、裝夾辦法、切削刃區(qū)幾許角度和截形。

刀具許規(guī)劃首要針對刀刃強(qiáng)度，刀具的容屑、斷屑，刀具可靠性、安全性等基本刀具幾許功用，也是刀具規(guī)劃的首要打破方向。

未來開展中，在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)了針對難加工資料的變螺旋角規(guī)劃、變齒距規(guī)劃以及可下降切削振蕩的消振棱規(guī)劃技能，而刃口鈍化處理技能和負(fù)倒棱規(guī)劃技能可顯著進(jìn)步刀刃強(qiáng)度，且隨著微納制作研討領(lǐng)域的打破逐步構(gòu)成產(chǎn)業(yè)化技能。

刀具物理規(guī)劃方面目前以刀具資料功用的改進(jìn)為主，并逐步開端朝著針對特定加工條件、工件資料進(jìn)行定制化規(guī)劃刀具物理功用的方向開展。

現(xiàn)代刀具技能的開展，硬質(zhì)合金刀具參數(shù)，應(yīng)一起滿足刀具功用和綠色、低耗的要求，刀具幾許規(guī)劃和物理規(guī)劃都趨于精細(xì)化、專用化、智能化、柔性化。在確保刀具功用的前提下，有利于完成刀具收回再使用的規(guī)劃與成形技能將受到重視。

刀具涂層

刀具外表涂層以增效和延壽為意圖，是將耐高溫、耐磨損的資料涂覆在刀具基體資料外表。涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，然后減少了刀具的月牙槽磨損。涂層刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化學(xué)功用安穩(wěn)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。

目前，常用的刀具涂層辦法有化學(xué)氣相堆積法（CVD）、物理氣相堆積法（PVD）、等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）、熱噴涂法和離子束輔佐堆積法（IBAD），其間以PVD 和CVD 應(yīng)用為廣泛。

刀具的涂層技能目前現(xiàn)已成為進(jìn)步刀具功用的要害技能。在涂層工藝方面，CVD 仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的首要涂層工藝，開發(fā)了中溫CVD、厚膜Al2O3 等新工藝，在基體資料改進(jìn)的根底上，使CVD 涂層刀具的耐磨性和耐性都得到進(jìn)步。CVD涂層技能的未來開展方向是高功用CVD 刀具涂層工藝技能及配備制作技能，包含制備厚膜α-Al2O3 的要害工藝技能、微粒潤滑的Al2O3 膜的制備技能；防腐真空獲得體系及氣體輸入體系的研討開發(fā)；潔凈反應(yīng)源的研討及廢棄（氣）物后處理技能。PVD 同樣取得了重大進(jìn)展，開發(fā)了適應(yīng)高速切削、干切削、硬切削的耐熱性更好的涂層，如納米、多層結(jié)構(gòu)等，從早的TiN 涂層到TiCN、TiAlN、A l2O3、C r N、Z r N、C r A l N、T i S i N、TiAlSiN、AlCrSiN 等硬涂層及超硬涂層資料。PVD 涂層技能的未來開展方向是類金剛石涂層、CBN 涂層、大面積等離子涂層技能。等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）是將高頻微波導(dǎo)入含碳化物氣體發(fā)生高頻高能等離子，或許通過電極放電發(fā)生高能電子使氣體電離成為等離子體，由氣體中的活性碳原子或含碳基團(tuán)在合金的外表堆積的一種涂層制備辦法。等離子體對化學(xué)反應(yīng)有促進(jìn)作用，使等離子體化學(xué)氣相堆積法可以把堆積溫度降至600℃以下。在該溫度下，刀具基體與涂層資料之間不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散、交換反應(yīng)或相變，刀具基體可以堅(jiān)持原有的強(qiáng)耐性。

刀具涂層技能向物理涂層附加大功率等離子體方向開展；功用薄膜向著多元、多層膜的方向開展；并研討集硬度、化學(xué)安穩(wěn)性、抗癢化性于一體且具有低內(nèi)應(yīng)力和高附著力的薄膜制備技能。圖5（a）為多層涂層，其內(nèi)層的TiCN 與基體有較強(qiáng)的結(jié)合力和強(qiáng)度，中心的Al2O3 作為一種有用的熱屏障可答應(yīng)有更高的切削速度，外層的TiCN 確保抗前刀面和后刀面磨損能力，外一薄層金黃色的TiN 使得簡單區(qū)分刀片的磨損狀態(tài)；圖5（b）中納米涂層與傳統(tǒng)涂層相比，具有超硬度、超模量和高紅硬性效應(yīng)，而且顯微硬度可超過40GPa ；圖5（c）納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層（nc-Ti1-xAlxN）/（α-Si3N4）在強(qiáng)等離子體作用下，納米TiAlN 晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4 體內(nèi)，當(dāng)TiAlN晶體尺度小于10nm 時(shí)，位錯(cuò)增殖源難于啟動(dòng)，而非晶態(tài)相又可阻止晶體位錯(cuò)的搬遷，即便在較高的應(yīng)力下，位錯(cuò)也不能穿越非晶態(tài)晶界。這種結(jié)構(gòu)薄膜的硬度可以到達(dá)50GPa 以上，并可堅(jiān)持相當(dāng)優(yōu)異的耐性，且當(dāng)溫度到達(dá)900~1100℃時(shí)，其顯微硬度仍可堅(jiān)持在30GPa 以上。

C

由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，宿遷硬質(zhì)合金刀具，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。

數(shù)控機(jī)床選擇刀具應(yīng)考慮以下方面：

(1)根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。

(2)根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度、而精加工階段所用刀具的精度。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時(shí)選用精加工淘汰下來的刀具，因?yàn)榫庸ぬ蕴牡毒吣p情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會(huì)影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。

(3)根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的情況下應(yīng)選用大直徑、長徑比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應(yīng)有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時(shí)應(yīng)選擇前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超過4齒。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀;銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在表面加工質(zhì)量上還是在加工效率上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于球頭銑刀，因此，在確保零件加工不過切的前提下，粗加工和半精加工曲面時(shí)，盡量選擇端銑刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

在加工中心上，所有刀具全都預(yù)先裝在刀庫里，通過數(shù)控程序的選刀和換刀指令進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。必須選用適合機(jī)床刀具系統(tǒng)規(guī)格的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便數(shù)控加工用刀具能夠迅速、準(zhǔn)確地安裝到機(jī)床主軸上或返回刀庫。編程人員應(yīng)能夠了解機(jī)床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍等方面的內(nèi)容，以保證在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸，涂層硬質(zhì)合金刀具，合理安排刀具的排列順序。

一、閥門的挑選及設(shè)置部位：

 （一）給水管道上運(yùn)用的閥門，一般按下列準(zhǔn)則挑選：

 1、管徑不大于50mm時(shí)，宜選用截止閥，管徑大于50mm時(shí)選用閘閥、蝶閥

 2、需調(diào)理流量、水壓時(shí)宜選用調(diào)理閥、截止閥

 3、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜選用閘板閥

 4、水流需雙向活動(dòng)的管段上應(yīng)選用閘閥、蝶閥，不得運(yùn)用截止閥

 5、設(shè)備空間小的部位宜選用蝶閥、球閥

 6、在常常啟閉的管段上，宜選用截止閥

 7、口徑較大的水泵出水管上宜選用多功能閥

 （二）給水管道上的下列部位應(yīng)設(shè)置閥門：

 1、居住小區(qū)給水管道從市政給水管道的引進(jìn)管段上

 2、居住小區(qū)室外環(huán)狀管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)處，應(yīng)按分隔要求設(shè)置。環(huán)狀管段過長時(shí)，宜設(shè)置分段閥門

 3、從居住小區(qū)給水干管上接出的支管起端或接戶管起端

 4、管、水表和各分支立管（立管底部、筆直環(huán)形管網(wǎng)立管的上、下端部）

 5、環(huán)狀管網(wǎng)的分干管、貫通枝狀管網(wǎng)的連接收

 6、室內(nèi)給水管道向住戶、公用衛(wèi)生間等接出的配水管起端，配水支管上配水點(diǎn)在3個(gè)及3個(gè)以上時(shí)設(shè)置

 7、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵

 8、水箱的進(jìn)、出水管、泄水管

 9、設(shè)備（如加熱器、冷卻塔等）的進(jìn)水補(bǔ)水管

 10、衛(wèi)生器具（如大、小便器、洗臉盆、淋浴器等）的配水管

 11、某些附件，如主動(dòng)排氣閥、泄壓閥、水錘消除器、壓力表、灑水栓等前、減壓閥與倒流避免器的前后等

 12、給水管網(wǎng)的蕞低處宜設(shè)置泄水閥

 （三）止回閥一般應(yīng)按其設(shè)備部位、閥前水壓、封閉后的密閉功能要求和封閉時(shí)引發(fā)的水錘大小等因素來挑選

 1、閥前水壓小時(shí)，宜選用旋啟式、球式和梭式止回閥

 2、封閉后的密閉功能要求緊密時(shí)，宜選用有封閉彈簧的止回閥

 3、要求削弱封閉水錘時(shí)，宜選用速閉消聲止回閥或有阻尼設(shè)備的緩閉止回閥

 4、止回閥的閥掰或閥芯，應(yīng)能在重力或彈簧力作用下自行封閉

 （四）給水管道的下列管段上應(yīng)設(shè)置止回閥：

 引進(jìn)管上；密閉的水加熱器或用水設(shè)備的進(jìn)水管上；水泵出水管上；進(jìn)出水管合用一條管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。

 注：裝有管道倒流避免器的管段，不需在裝止回閥。

 (五)給水管道的下列部位應(yīng)設(shè)置排氣設(shè)備：

 1、間歇性運(yùn)用的給水管網(wǎng)，其管網(wǎng)末端和蕞高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置主動(dòng)排氣閥

 2、給水管網(wǎng)有顯著崎嶇積累空氣的管段，已在該段的峰點(diǎn)設(shè)主動(dòng)排氣閥或手動(dòng)閥門排氣

 3、氣壓給水設(shè)備，當(dāng)選用主動(dòng)卜氣式氣壓水罐時(shí)，其配水管網(wǎng)的蕞高點(diǎn)應(yīng)設(shè)主動(dòng)排氣閥

二、各種閥門的優(yōu)缺陷：

 1、閘閥：閘閥是指封閉件（閘板）沿通道軸線的筆直方向移動(dòng)的閥門，在管路上首要作為堵截介質(zhì)用，即全開或全關(guān)運(yùn)用。一般，閘閥不可作為調(diào)理流量運(yùn)用。它能夠適用低溫壓也能夠適用于高溫高壓，并可依據(jù)閥門的不同原料。但閘閥一般不用于運(yùn)送泥漿等介質(zhì)的管路中

 優(yōu)點(diǎn)：

 ①流體阻力小；

 ②啟、閉所需力矩較??；

 ③能夠運(yùn)用在介質(zhì)向兩方向活動(dòng)的環(huán)網(wǎng)管路上，也就是說介質(zhì)的流向不受約束；

 ④全開時(shí)，密封面受作業(yè)介質(zhì)的沖蝕比截止閥小；

 ⑤形體結(jié)構(gòu)比較簡單，制作工藝性較好；

 ⑥結(jié)構(gòu)長度比較短。

 缺陷：

 ①外形尺寸和敞開高度較大，所需設(shè)備的空間亦較大；

 ②在啟閉過程中，密封面人相對沖突，摩損較大，乃至要在高溫時(shí)容易引起擦傷現(xiàn)象；

 ③一般閘閥都有兩個(gè)密封面，給給加工、研磨和維修增加了一些困難；

 ④啟閉時(shí)刻長。

 2、蝶閥：蝶閥是用圓盤式啟閉件往復(fù)回轉(zhuǎn)90°左右來敞開、封閉和調(diào)理流體通道的一種閥門。

 優(yōu)點(diǎn)：

 ①結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，耗材省，別用于大口徑閥門中；

 ②啟閉敏捷，流阻??；

 ③可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，依據(jù)密封面的強(qiáng)度也可用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)?？蛇m用于通風(fēng)除塵管路的雙向啟閉及調(diào)理，廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工體系的煤氣管道及水道等。

 缺陷：

 ①流量調(diào)理規(guī)模不大，當(dāng)敞開達(dá)30%時(shí)，流量就將進(jìn)95%以上；

 ②因?yàn)榈y的結(jié)構(gòu)和密封資料的約束，不宜用于高溫、高壓的管路體系中。一般作業(yè)溫度在300℃以下，PN40以下；

 ③密封功能相對于球閥、截止閥較差，故用于密封要求不是很高的當(dāng)?shù)亍?/p>

 3、球閥：是由旋塞閥演化而來，它的啟閉件是一個(gè)球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°完成敞開和封閉的意圖。球閥在管道上首要用于堵截、分配和改動(dòng)介質(zhì)活動(dòng)方向，規(guī)劃成V形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)理功能。

 優(yōu)點(diǎn)：

 ①具有蕞低的流阻（實(shí)踐為0）；

 ②因在作業(yè)時(shí)不會(huì)卡?。ㄔ跓o潤滑劑時(shí)），故能牢靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中；

 ③在較大的壓力和溫度規(guī)模內(nèi)，能完成完全密封；

 ④可完成快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時(shí)刻僅為0.05~0.1s，以確保能用于試驗(yàn)臺(tái)的主動(dòng)化體系中?？焖賳㈤]閥門時(shí)，操作無沖擊；

 ⑤球形封閉件能在邊界方位上主動(dòng)定位；

 

  

 

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