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比凱夫拉纖維更強、更結實,被認為是當前特定工業應用領域最佳材料的新一代纖維日前由美國西北大學的專家研製成功。這種新型纖維由碳納米管和一種聚合物製成,擁有極佳的強度和耐磨性。

阿根廷《21世紀趨勢》週刊網站最新文章表示,比凱夫拉纖維更強、更結實,被認為是當前特定工業應用領域最佳材料的新一代纖維日前由美國西北大學的專家研製成功。這種新型纖維由碳納米管和一種聚合物製成,擁有極佳的強度和耐磨性。 由於現有材料或是強度很高,或是延展性很好,研究人員希望研製出同時具備這兩項優點的新一代纖維。

新研製出的纖維同時表現出了很好的延展性和極高的強度,能夠吸收和消除巨大能量的衝擊而不會破裂。這種材料可以廣泛應用於國防領域和航空航太領域,用於製造防彈背心、降落傘以及汽車、飛機和軍用衛星的零部件。 製造新型纖維所使用的碳納米管是一種碳的同素異形體,從個體上講是硬度最大的物質之一,但如果把它們捆在一起,就會喪失這一特性,因為碳納米管之間會發生滑動。

研究小組取得的一項重大進步是向碳納米管中添加了一種聚合物,在聚合物的作用下使碳納米管保持了很高的強度和硬度。 研究人員稱,如果能夠改善碳納米管束之間的相互作用,這種材料的強度還可以更大。

轉載自中國碳纖維網。2010-12-21


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目前的航空產品零件突出表現為多品種小批量、工藝過程複雜,並且廣泛採用整體薄壁結構和難加工材料,因此製造過程中普遍存在製造週期長、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴重等瓶頸。為了提高航空複雜產品的加工效率和加工精度,工藝人員一直在尋求更為高效精密的加工工藝方法。車銑複合加工設備的出現為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。

與常規數控加工工藝相比,複合加工具有的突出優勢主要表現在以下幾個方面。

(1)縮短產品製造工藝鏈,提高生產效率。

車銑複合加工可以實現一次裝卡完成全部或者大部分加工工序,從而大大縮短產品製造工藝鏈。這樣一方面減少了由於裝卡改變導致的生產輔助時間,同時也減少了工裝卡具製造週期和等待時間,能夠顯著提高生產效率。

(2)減少裝夾次數,提高加工精度。

裝卡次數的減少避免了由於定位基準轉化而導致的誤差積累。同時,目前的車銑複合加工設備大都具有線上檢測的功能,可以實現製造過程關鍵資料的在位檢測和精度控制,從而提高產品的加工精度。

(3)減少占地面積,降低生產成本。

雖然車銑複合加工設備的單台價格比較高,但由於製造工藝鏈的縮短和產品所需設備的減少,以及工裝夾具數量、車間占地面積和設備維護費用的減少,能夠有效降低總體固定資產的投資、生產運作和管理的成本。

複合加工的關鍵技術

儘管複合加工具有常規單一加工無法比擬的優勢,但實際上目前在航空製造領域裏車銑複合加工的利用率並未得到充分發揮。其關鍵原因在於車銑複合加工在航空製造領域的應用時間還比較短,適用於航空零件結構工藝特性的車銑複合加工工藝、數控編程技術、後置處理以及仿真技術尚處於摸索階段。為了充分發揮車銑複合加工設備的效能,提高產品的加工效率和精度,必須全面攻克和解決上述關鍵基礎,並實現集成化應用。

  1 車銑複合加工的工藝技術

與常規加工設備不同的是,一台車銑複合加工中心實際上相當於一條生產線。如何根據零件工藝特性和車銑複合加工的工藝特點制定合理的工藝路線、裝卡方法和選用合理的刀具是實現高效精密加工的關鍵。

工序集中是複合加工最為鮮明的工藝特點。因此,科學合理的工藝路線是提高車銑複合加工效率和精度的關鍵因素。以瑞士寶美公司的S192F 銑車複合加工中心為例,該機床具有五軸銑、車削、鏜削、鑽孔、鋸斷以及自動進料等功能,採用FANUC 31i 數控系統,具有刀矢平滑、超強前瞻、高速插補等功能,特別適合軸類、回轉類等零件的高速精密加工。在航空葉輪加工中,該加工中心具有突出的優勢。當採用棒料作為葉輪毛坯時,常規的葉輪加工工藝路線首先利用數控車床車削葉輪外部輪廓,然後精車加工基準;在此基礎上利用五軸數控加工中心進行開槽、粗加工、半精加工以及型面和輪轂的精加工;最後在五軸加工中心或鑽孔設備上進行孔加工。而採用S192F 銑車加工中心不僅可以通過一次裝卡完成上述工藝的全部加工,而且當採用棒料進行加工時還可以通過鋸斷、自動送料等功能實現葉輪的批量加工,整個過程無需人工干預可以全部自動完成。其工藝路線的設置可採用如下方式:主軸裝卡棒料→粗車葉輪外部輪廓→精車外部輪廓→五軸銑削開槽→流道粗加工→流道半精加工→流道精加工→鑽孔→背主軸裝卡→車削葉輪底部平面→鑽孔。可以看出,一次裝卡即完成全部葉輪加工工序,加工效率及精度可以得到大幅提高。

對於具有雙刀架的車銑加工中心,雙刀塔的設備都具有雙通道的控制系統,上下刀架可單獨控制,同步加工可以通過代碼中的同步語句來實現。為充分發揮設備的加工能力,可以在加工條件允許的前提下,通過雙刀架的同步操作實現零件的多個工序同時加工。可以通過上下刀架的同步設置,在粗車外形的同時完成內孔的粗鏜加工,從而進一步提高加工效率。通過上下刀架的同步運動,完成一系列孔的加工,不僅提高了加工的效率,同時還可以通過鑽孔軸向力的相互抵消來減少工件變形的影響。為實現這種功能,需要在前期工藝設計的時候對工藝方案進行系統深入的研究,確定工藝路線的串列和並行順序,並通過對加工程式的合理組合實現上述功能。


資料來源:中國金屬加工網

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從毛坯材到淬硬鋼等難切削材料,均可進行高效率粗加工。最新開發的可換式刀頭+硬質合金刀杆(超強硬杆)系列刀具更是得到了一致好評。

 

  加工中刀具的懸長加大時,刀體會發生振動而不得不降低切削條件。另外刀片不僅是因為耐磨性不足導致崩刃,而且刀體的振動將會極大地降低刃口的防崩刃性。特別是在無人自動化加工時容易導致刀亡機毀等重大事故發生。

 

  硬質合金柄超強硬杆系列

 

  1、切削性能

 

  鋼刀體懸長伸長時,會發生振動,影響切削條件,特別是導致切削速度不能提高。

 

  例如:用sks-2020-130-s20(直徑20mm鋼刀體),懸長190mml/d=9.5),加工s55c時推薦的切削參數為:切削深度0.3mm,切削速度v=80m/min,每刃進給f=0.6mm/刃,進給速度f=1500mm/min。但是,硬質合金刀柄(超強硬杆)msn-m10-140-s20和高進給新幹線系列用的可換式刀頭msh-2020-m10組合使用,可使切削速度達到1.9v=150m/min,每刃的進給為原來的1.7f=1.0mm/刃,進給速度是原來的三倍f=4800mm/min,且加工過程中不會發生振動,切削平穩。

 

  另外,當被加工材料為s55c201hb),使用刀片型號wdmw050316ztrjc5040材質進行加工。切削參數為:主軸轉速為n=2390min-1,切削速度v=150m/min,每刃進給f=1.0mm/刃,進給速度為f=4800mm/min,軸向切深ar=0.3mm,徑向切寬ad=12mm。使用吹風冷卻進行的壽命比較。

 

  鋼刀體在高速高進給的條件下使用,由於振動很大,刀片產生崩刃,切削至25m長時即不能使用。而“超強硬杆”系列在相同條件下加工至525m(切削時間109分鐘)亦沒產生崩刃現象,獲得了21倍以上的壽命。

 

  當懸長加大時,使用“超強硬杆”系列,不僅是能夠通過高速高進給極大地提高加工效率,而且刀具壽命在很大程度上也得到改善。

 

  2、加工事例

 

  使用¢32mmsks可換式刀頭+硬質合金刀杆(超強硬杆)加工鍛造模具(耐熱工具鋼)時,加工效率、壽命的改善事例。

 

  懸長100mm的機夾式圓刀片銑刀的軸向切深ar=1mm,進給速度f=2800mm/min,切削量q=70cc/min,壽命為4560分鐘。硬質合金刀杆(超強硬杆)與之相比,加工條件可改善為ar=0.7mmf=7000mm/minq=122.5cc/min,加工效率提高了1.75倍,壽命達到190分鐘,提高了3倍以上。

 

 

資料來源:數控機床超市

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磨具是用以磨削、研磨和拋光的工具。磨具在使用過程中,當磨粒磨鈍時,由於磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂,磨粒從磨具上局部或完全脫落,而磨具工作面上的磨料不斷出現新的切削刃口,或不斷露出新的鋒利磨粒,使磨具在一定時間內能保持切削性能。磨具的這種自銳性,是磨具與一般刀具相比突出的特點。
早在新石器時代,人類就已經開始應用天然的磨石來加工石刀、石斧、骨器、角器和牙器等工具了;1872年,在美國出現了用天然磨料與粘土相結合燒成的陶瓷砂輪;1900年前後,人造磨料問世,採用人造磨料製造的各種磨具相繼產生,為磨削和磨床的快速發展創造了條件。此後,天然磨具在磨具中所占比例逐漸減少。

磨具按其原料來源分,有天然磨具和人造磨具兩類。機械工業中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀和結構特徵區分,有砂輪、磨頭、油石,砂瓦(以上統稱固結磨具)和塗附磨具五類。此外,習慣上也把研磨劑列為磨具的一類。

固結磨具按所用磨料的不同,可分為普通磨料固結磨具和超硬磨料固結磨具。前者用剛玉和碳化矽等普通磨料,後者用金剛石和立方氮化硼等超硬磨料製成。此外,還有一些特殊品種,如燒結剛玉磨具等。

普通磨料固結磨具是由結合劑將普通磨料固結成一定形狀,並具有一定強度的磨具。一般由磨料、結合劑和氣孔構成,這三部分常稱為固結磨具的三要素。

磨料在磨具中起切削作用。結合劑是把鬆散的磨料固結成磨具的材料,有無機的和有機的兩類。無機結合劑有陶瓷、菱苦土和矽酸鈉等;有機的有樹脂、橡膠和蟲膠等。其中最常用的是陶瓷、樹脂和橡膠結合劑。

氣孔在磨削時對磨屑起容屑和排屑作用,並可容納冷卻液,有助於磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求,氣孔內還可以浸漬某些填充劑,如硫黃和石蠟等,以改善磨具的使用性能。這種填充劑,也被稱為磨具的第四要素。

表示普通磨料固結磨具特徵的專案有:形狀、尺寸磨料、粒度、硬度、組織和結合劑。磨具硬度是指磨粒在外力作用下,從磨具表面脫落的難易程度,它反映了結合劑把持磨粒的強度。

磨具的硬度主要取決於結合劑加入量的多少和磨具的密度,磨粒容易脫落的表示磨具硬度低;反之,表示硬度高。硬度的等級一般分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬和超硬七大級,從這些等級中還可再細分出若干小級。測定磨具硬度的方法,較常用的有手錐法、機械錐法、洛氏硬度計測定法和噴砂硬度計測定法。

磨具的硬度與其動態彈性模量具有對應關係,這有利於用音頻法測定磨具的動彈性模量來表示磨具硬度。在磨削加工中,若被磨工件的材質硬度高,一般選用硬度低的磨具;反之,則選用硬度高的磨具。

磨具組織粗分為緊密、中等和疏鬆三類。每類又可再細分數等,用組織號來區分。磨具組織號越大,磨料在磨具中所占的體積百分率越小,磨粒之間的間隙越寬,表示組織越松。反之,組織號越小表示組織越緊。較松組織的磨具使用時不易鈍化,在磨削過程中發熱少,能減少工件的發熱變形和燒傷。較緊組織的磨具磨粒不易脫落,有利於保持磨具的幾何形狀。磨具的組織只在製造時按磨具配方予以控制,一般不作測定。

超硬磨料固結磨具主要是由金剛石、立方氮化硼等與結合劑固結成的磨具。由於金剛石、立方氮化硼的價格高、具有很好的耐磨性能,用它們製造的固結磨具與普通磨料固結磨具不同,除超硬磨料層外,還有過渡層和基體。

超硬磨料層是起切削作用的部分,由超硬磨料和結合劑組成。基體是在磨削中起支托作用的,由金屬、電木或陶瓷等材料組成。過渡層用於連接基體和超硬磨料層,由結合劑構成,有時也可省去。常用的結合劑有樹脂、金屬、電鍍金屬和陶瓷等。

固結磨具的製造工序有:分配料、混料、成型、熱處理、加工和檢查等。隨結合劑不同,製造工藝也不盡一樣。陶瓷結合劑磨具主要採用壓型法,將磨料和結合劑按配方的重量比例稱量後,置於混料機內混合均勻,投入金屬模具內,在壓力機上成型出磨具毛坯。毛坯經乾燥再裝入窯內焙燒,燒成溫度一般為1300℃左右。當採用低熔點燒熔結合劑時,燒成溫度低於1000℃。再按規定尺寸形狀精確加工,最後檢查產品。

資料來源:中國金屬加工網






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在螺紋銑削加工中,三軸聯動數控機床和螺紋銑削刀具是必備的兩要素。以下介紹幾種常見的螺紋銑刀類型:

 

  (1)圓柱螺紋銑刀

 

  圓柱螺紋銑刀的外形很像是圓柱立銑刀與螺紋絲錐的結合體(見圖2上,圖2下為錐管螺紋銑刀),但它的螺紋切削刃與絲錐不同,刀具上無螺旋升程,加工中的螺旋升程靠機床運動實現。由於這種特殊結構,使該刀具既可加工右旋螺紋,也可加工左旋螺紋,但不適用於較大螺距螺紋的加工。

 

  常用的圓柱螺紋銑刀可分為粗牙螺紋和細牙螺紋兩種。出於對加工效率和耐用度的考慮,螺紋銑刀大都採用硬質合金材料製造,並可塗覆各種塗層以適應特殊材料的加工需要。圓柱螺紋銑刀適用於鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削,切削平穩,耐用度高。缺點是刀具製造成本較高,結構複雜,價格昂貴。

 

  (2)機夾螺紋銑刀及刀片

 

  機夾螺紋銑刀適用於較大直徑(如D%26gt;25mm)的螺紋加工。其特點是刀片易於製造,價格較低,有的螺紋刀片可雙面切削,但抗衝擊性能較整體螺紋銑刀稍差。因此,該刀具常推薦用於加工鋁合金材料。圖3所示為兩種機夾螺紋銑刀及刀片。圖3a為機夾單刃螺紋銑刀及三角雙面刀片,圖3b為機夾雙刃螺紋銑刀及矩形雙面刀片。

 

  (3)組合式多工位元專用螺紋鏜銑刀

 

  組合式多工位元專用螺紋鏜銑刀的特點是一刀多刃,一次完成多工位加工,可節省換刀等輔助時間,顯著提高生產率。圖4所示為組合式多工位元專用螺紋鏜銑刀加工實例。工件需加工內螺紋、倒角和平臺d4。若採用單工位元自動換刀方式加工,單件加工用時約30s。而採用組合式多工位元專用螺紋鏜銑刀加工,單件加工用時僅約5s

 

 

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