现代切削工艺技术研究进展2013-11-4报告提纲0制造技术分类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。0.2Δm>0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）表面覆层技术（电镀和化学镀、涂料涂装工艺、气相沉积等）表面渗入、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）1现代切削工艺技术产生的背景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；目前达到10nm的精度水平。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、可持续发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)技术的发明及应用*传统切削技术朝着两个方向发展：1）工艺系统（机床、工件、刀具）的改善2）精密、高效、清洁的切削工艺技术的发明与创新2.0金刚石切削与精密磨削2.1振动切削技术2.2微细切削技术2.3塑性（延性域)切削技术2.1.1振动切削的原理2.1.2振动切削的分类2.1.3振动钻削2.1.4振动切削技术的发展趋势振动切削方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于60年代提出的。目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥地利、英国等开展了广泛的研究与生产应用。振动切削的应用解决了我国飞机起落架、涡轮盘、薄壁件等国防关键制造难题，降低废品率带来上千万元的经济效益。2.1.1振动切削的原理2.1.2振动切削的分类按振动方向可分为：吃刀抗力方向、进刀抗力方向和主切削力方向振动切削。按振动性质可分为：自激振动切削和强迫振动切削。按振动频率可分为：超声波振动切削和低频振动切削。a)直线振动切削b)弯曲振动切削c)椭圆振动切削三种不同振动切削方式的示意图2.1.3振动钻削2振动钻削装置3、运动学原理－断续切削原理3、运动学原理－断续切削原理3、运动学原理－变角切削原理轴向振动钻削的分离冲击特性4、工艺效果－断屑排屑效果振动钻削的切屑尺寸比较（n=1800rpm、fr=0.01mm/r、A=16.5μm）（a）振幅的影响（f=62Hz）4、工艺效果－入钻偏移4、工艺效果－加工质量振动钻削的毛刺高度（工件材料：工业铝L5,刀具材料：高速钢麻花钻，干切削，内孔孔径Φ3mm，n=1350rpn，fr=0.02mm/r,f=90Hz）5、振动攻丝的工艺效果＊可靠、适用的振动切削装置的开发；＊新材料的实验研究及工艺参数优化；＊振动切削系统（过程）的非线性研究；＊振动切削过程的有限元仿真。2.2.1微机械的发展及其特征2.2.2微细切削的工艺特点2.2.3微细切削机床2.2.4微细切削刀具2.2.5微细切削的工艺效果2.2.6微细切削未来研究方向1微机械的发展微小机械1-10mm；微机械1μm-1mm；纳米机械1nm-1μm。1959年，RichardPFeynman（1965年诺贝尔物理奖获得者）就提出了微型机械的设想;1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60～12μm的利用硅微型静电机;日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机；微型机械是一门交叉科学，随着微电子学、材料学、信息学等的不断发展，微型机械具备了更好的发展基础。2微机械的特征体积小、精度高、重量轻如直径如发丝的齿轮、开动3mm大小的汽车、花生米大的飞机、在5mm2内放置1000台的微型发动机。性能稳定、可靠性高微机械体积小，热膨胀、噪声、挠曲等影响小，具有抗干扰性，可在较差环境下稳定的工作。能耗低、灵敏度、工作效率高不存在信号延迟问题，可进行高速工作。消耗的能量远小于传统机械如5*5*0.7mm3微型泵流速是比其体积大得多的小型泵流量的1000倍。多功能和智能化集传感器、执行器、信号