绿色制造论文.docx

重庆大学研究生绿色制造现状及发展趋势论文
学 生：
xx
学 号：
xxxxx
上课教师：
xx
专 业：
xxxx
类 别：
xxxxx
xxxxxxx 学院
高速干切
绿色制造被认为是可持续发展
刀具材料与被加工材料的化学亲和力要小，必须具有良好的耐热性，极高的红硬 性和热韧性。目前适用于干式加工的刀具材料有超细高的切削温度，具有较高的 强度和冲击韧度，适用于制作干切削的钻头和铣刀。PCD（聚品金刚石）和CVD 金刚石涂层刀片有很高的硬度和热导率，适合高速干切削有色金属（如铜合金， 铝合金）以及钦合金和耐磨的高性能复合材料，但不能加工黑色金属。CBN（立方 氮化硼）的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有优良的红硬性、化学稳定性和低摩擦 系数，是高速十切削HRC50以上淬硬钢和冷硬铸铁等黑色金属的理想刀具材料。
金属陶瓷的硬度和冲击性好，热硬性差，故多用于精加工和半精加工。陶瓷 具有硬度高、化学稳定性和抗粘结性好、摩擦系数低等优点，是相对廉价的十切 削刀具材料，但其强度、韧性和抗冲击性能差，适用于灰铸铁和钢的高速十切削。
干切削刀具的失效形式主要是月牙洼磨损，所以一般都采用较大的前角以减 少切屑与前刀面的接触面积。为弥补大前角对刃口强度的削弱，常配以加强刃甚 至前刀面上带有加强筋。较大的正前角、锋利而强有力的切削刃有利于断屑。总 之，干切削刀具的结构设计必须考虑断屑和排屑的问题。对韧性材料的加工来说， 断屑非常关键，目前车刀三维曲面断屑槽方面的设计制造技术已经比较成熟，可 针对不同的工件材料和切削用量很快设计出相应的断屑槽结构与尺寸，并能大大 提高切屑折断能力和对切屑流动方向的控制能力。
此外，为了加速刀具的冷却以降低切削温度，也可采用热管式刀具或液氮冷 却刀具。用液氮冷却刀具的方法，在车刀的前刀面倒装了一个金属帽状物，其内 腔与刀片的表面共同组成一个封闭的空间。帽状物上有液氮的人口和出口。在十 切削过程中，液氮在封闭的空间内不断地流动，吸收刀片上的切削热，使刀具不 产生过高的温升，始终保持良好的切削性能，顺利实现干切削。

采用高速十切削，若仅仅使用目前已有的热稳定性好的刀具材料和优化刀具 几何形状，仍不能达到很好的效果。因此，采用在刀面上涂覆隔热性好的硬涂层 和具有固体润滑性能的软涂层，使刀具能承受更高的切削温度。涂层的作用一是 提供了低摩擦层，减少了刀具与工件表面之间的摩擦和粘结，相当于切削液的润 滑作用;二是在刀具和切削之间起到隔热作用，阻止切削热向刀具传播，相当于 切削液的冷却作用。
涂层材料可分为软涂层和硬涂层（图1）。基于MoS2和WC/C的软涂层主 要用于对涂层的滑动性能要求非常高的场合。硬涂层主要有TiN、TiCN、TiALN 等，TiALN具有很好的耐热性和耐高温性，硬度高达HV3500，工作温度高达
79°C，而且因为添加了 AL,使刀具的抗氧化性能大大提高，是高速加工和十切 削最常用的材料。ITN在十切削时可作为一种"通用涂层"，主要用于十攻丝（铸铁 丝锥除外），TiN涂层用在整体硬质合金铣刀上效果很好。
硬及软双徐层
图1不同部位采用不同图层
°20 S0 妙
HIM
图2图层对刀具影响
在高速干切削刀具中常常使用多层复