摘要：本文基于WC-Co類硬質合金典型的生產工藝過程，設計了《硬質合金生產原理》教學目標，將教學內容設計為原輔材料的準備、混合料的生產、壓制成型、壓坯燒結、硬質合金性能檢測等5個項目以及與項目化教學設計相匹配的考核方案。教學實踐表明：項目化教學有助于將本專業(yè)學生培養(yǎng)成硬質合金企業(yè)的“準員工”，實施有差異的項目化教學是未來改進的方向。

關鍵詞：硬質合金；生產過程；教學設計

硬質合金被稱為“工業(yè)牙齒”，廣泛應用于機械、汽車、電子等多個領域[1]。中國是世界硬質合金第一生產大國，株洲集聚了株硬集團等100多家企業(yè)，是全國最大的硬質合金生產基地[2，3]。章士麒等[4]人認為我國硬質合金行業(yè)高學位、高技能人才所占比例很低，這遠遠達不到中國硬質合金行業(yè)高速發(fā)展對高端人才的需求。高職院校肩負著高技能型人才培養(yǎng)的重任，實施項目化教學，對學生成為具有從事本專業(yè)實際工作的綜合職業(yè)能力的高技能型人才起著重大推進的作用[5]。本文基于硬質合金生產工作過程，設計教學項目，將工作過程轉化為學習項目，使學生做中學、學中做，“教學做”一體化。

1設計理念與思路

《硬質合金生產原理》是基于《粉末冶金原理》課程開設之后的一門重要的金屬材料與熱處理技術專業(yè)方向課，它以硬質合金生產企業(yè)實際工作崗位的需求為目標，以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，同時兼顧后續(xù)硬質合金企業(yè)頂崗實習、畢業(yè)設計的學習需要。如圖1所示，對接株洲某公司W(wǎng)C-Co類硬質合金典型的生產工藝流程，將《硬質合金生產原理》課程設計為5個學習性項目（原輔材料的準備、混合料的生產、壓制成型、壓坯燒結、硬質合金性能檢測）作為教學內容的載體，打破原有課程體系，對原課程內容進行取舍與序化，突出應用能力和綜合技能的培養(yǎng)，構建基于硬質合金生產過程的理實一體化課程設計。

2教學目標設計

1前言

采用硬質合金工模具(包括塑性成形模具和切削加工的刀具)加工金屬制品是提高模具使用壽命的主要途徑。目前，硬質合金模具和刀具已在生產中廣泛應用，并取得明顯的效果，例如用于純鋁和紫銅冷擠壓的硬質合金模具壽命已達到200萬次，用于鋼零件擠壓的硬質合金模具壽命也達到10萬次以上。用于多工位級進模的硬質合金沖裁凸凹模壽命一般可達1億次，最高可達3億次。用于鋁合金切削加工的刀具耐用度可達180～200分鐘(以已加工表面粗糙度達到Ra0.63&mirco;m作為刀具失效標準)。為了深入了解硬質合金的磨損特性及其與加工對象和加工條件的關系，充分發(fā)揮硬質合金工模具的抗磨損性能，本文針對硬質合金刀具的擴散磨損機理，通過實驗進行研究。

2硬質合金工模具的擴散磨損機理

硬質合金工模具加工金屬制品時，會發(fā)生摩擦磨損、粘結磨損、邊界磨損、相變磨損、擴散磨損等各種磨損。擴散磨損就是工件在加工過程中，工模具與工件表面在高溫或高壓下，相互緊密貼合，并發(fā)生相互吸引和粘著，致使工模具與工件表面的材料發(fā)生相互擴散，造成表面合金元素的貧化或富化，導致工模具表面與基體的成分發(fā)生差異，弱化了工模具表面的抗磨損性能，加快了磨損速度，從而降低了工模具壽命。具體對硬質合金而言，則是硬質合金中的粘結相原子向工件材料擴散，硬質碳化物部分分解并擴散到工件表面，使硬質合金材料表層產生更多微孔，粘結強度降低。同時，工件材料中的原子(例如鋁質工件中的鋁原子)擴散到工模具表層，改變了工模具表面層的物理機械性能，從而導致工模具表層材料的剝落，加速工模具的磨損。

3試驗條件

為了研究硬質合金刀具的擴散磨損機理，進行了硬質合金刀具切削鋁質工件的實驗。選用湖南省株洲硬質合金廠生產的4種牌號硬質合金刀片。1號刀片YD05和2號刀片YM051是以鈷為粘結相并添加一些其他硬質碳化物或氧化物的WC—C0系列超細晶粒硬質合金；3號刀片YN05和4號刀片YN10則是以鎳為粘結相并添加部分碳化鎢和稀土元素碳化物(TaC，NbC等)的碳化鈦(TiC)基硬質合金(各刀片的幾何角度見表1)。在HY—025型高精度專用車床上進行高速薄切削鋁合金(LY12R)試驗。試驗中采用干切削，取進給量f=0.1mm/s，切削厚度aP=0.1mm，1～3號刀片的切削速度為300m/min，4號刀片的切削速度為200m/min，并以已加工表面粗糙度Ra=0.63µm作為刀具失效的標準，測定了各刀片的耐用度(即從開始削到刀具失效的時間)，詳見表1。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

的鎢產業(yè)目前有規(guī)模以上企業(yè)5家，即鎢業(yè)有限公司、鎢業(yè)有限公司、礦業(yè)有限公司、鎢礦、鎢業(yè)有限公司。主要產品仍為鎢精礦和APT。2011年預計完成工業(yè)增加值3.8億元，主營業(yè)務收入15億元，利稅1.4億元。另外，還有從事鎢的貿易企業(yè)5戶。

二、發(fā)展目標

力爭到2016年實現(xiàn)主營業(yè)務收入50億元，工業(yè)增加值達到12.5億元，利稅總額4億元，三項指標年均增長25%以上。

三、發(fā)展定位

以現(xiàn)有鎢企業(yè)為基礎，加大——黃沙地區(qū)鎢礦資源勘查力度，積極推動建立國家、省、市、縣和企業(yè)聯(lián)動的鎢儲備體系，加快企業(yè)重組，重點發(fā)展多種晶形（單晶、復晶、球型等）和超細APT、超細粒、碳化鎢粉、納米和超粗級鎢粉等產品；在控制鎢精礦生產總量和鎢冶煉產品能力的基礎上，以發(fā)展硬質合金及刀鉆具為核心，重點發(fā)展超細和納米硬質合金、功能梯度硬質合金、硬面材料、特種鎢絲、鎢基復合材料、鎢基高相對密度合金、高純異型鎢材、添加稀土的鎢系列材料及其他特大特異型鎢制品。

本文針對金剛石膜(CVD)在切削刀具中的應用，討論了金剛石膜焊接復合刀具對刀體材料要求和制造方法。根據(jù)金剛石良合刀具制造工藝及使用要求，對真空自活性釬焊所用釬料的化學成分的選擇進行了分析，提出了確定活性針料化學成分的原則及常用針料的化學成分。

0．前言

金剛石膜具有硬度高、耐磨損，摩擦系數(shù)小，導熱性好等特點，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。人造金剛石膜的刀具分為兩種類型：金剛石膜涂層刀具，金剛石膜焊接刀具。粘結力較弱是金剛石涂層刀具最突出的問題。粘結力較弱的原因有兩個：一是化學氣相沉積（CVD）附口過程中，產生很大的熱應力；二是基體材料存在著許多降低接頭強度的因素。近年來，利用生長基體金屬同金剛石膜的熱膨脹系數(shù)相差較大粘附強度低，在基體上沉積金剛石膜，隨著基體的冷卻，金剛石膜自動脫落，得到獨立的金剛石厚膜。文獻采用等離子體時流CVD法在Mo基體上沉積金剛石膜，獲得獨立的金剛石厚膜（0.3-1.3mm）。利用這種膜與刀體材料焊接簾（備切削刀具兼有單晶金剛石刀具和金剛石薄膜涂層刀具的優(yōu)點，是一種應用前景極為廣闊的新型刀具。

1.金剛石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金剛石厚膜的成型

由于金剛石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不導電。所以常見的機械切削、線切割、超聲波加工等工藝方法均不適用于金剛石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金剛石車刀的前角以0°為標準，根據(jù)需要可在+5°的范圍內選取。在強調車刀的耐磨性和尖刀強度的情況下。也可以采用負前角（-20°左右）。負后角一般以5°為標準，根據(jù)使用條件可在2.5~10°范圍內選取。由前刀面和后刀面構成的鍥角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

本文針對金剛石膜(CVD)在切削刀具中的應用，討論了金剛石膜焊接復合刀具對刀體材料要求和制造方法。根據(jù)金剛石良合刀具制造工藝及使用要求，對真空自活性釬焊所用釬料的化學成分的選擇進行了分析，提出了確定活性針料化學成分的原則及常用針料的化學成分。

0．前言

金剛石膜具有硬度高、耐磨損，摩擦系數(shù)小，導熱性好等特點，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。人造金剛石膜的刀具分為兩種類型：金剛石膜涂層刀具，金剛石膜焊接刀具。粘結力較弱是金剛石涂層刀具最突出的問題。粘結力較弱的原因有兩個：一是化學氣相沉積（CVD）附口過程中，產生很大的熱應力；二是基體材料存在著許多降低接頭強度的因素。近年來，利用生長基體金屬同金剛石膜的熱膨脹系數(shù)相差較大粘附強度低，在基體上沉積金剛石膜，隨著基體的冷卻，金剛石膜自動脫落，得到獨立的金剛石厚膜。文獻采用等離子體時流CVD法在Mo基體上沉積金剛石膜，獲得獨立的金剛石厚膜（0.3-1.3mm）。利用這種膜與刀體材料焊接簾（備切削刀具兼有單晶金剛石刀具和金剛石薄膜涂層刀具的優(yōu)點，是一種應用前景極為廣闊的新型刀具。

1.金剛石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金剛石厚膜的成型

由于金剛石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不導電。所以常見的機械切削、線切割、超聲波加工等工藝方法均不適用于金剛石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金剛石車刀的前角以0°為標準，根據(jù)需要可在+5°的范圍內選取。在強調車刀的耐磨性和尖刀強度的情況下。也可以采用負前角（-20°左右）。負后角一般以5°為標準，根據(jù)使用條件可在2.5~10°范圍內選取。由前刀面和后刀面構成的鍥角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞：高速切削刀具；數(shù)控加工；應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前，切削加工仍是機械制造行業(yè)應用廣泛的一種加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月發(fā)表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是：在常規(guī)的切削速度范圍內，切削溫度隨著切削速度的增大而提高，當?shù)竭_某一速度極限后，切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技術的發(fā)展經歷了以下4個階段：高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年)，高速切削的應用探索階段(1972-1978年)，高速切削實用階段(1979--1984年)，高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規(guī)的切削加工相比具有以下優(yōu)點：第一，生產效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是徑向切削分力大幅度減少，特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三，切削熱95%被切屑帶走，特別適合加工容易熱變形的零件。第四，高速切削時，機床的激振頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率，工作平穩(wěn)，振動較小，適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現(xiàn)高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現(xiàn)高速切削加工的關鍵技術之一，不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統(tǒng)形同虛設，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工線速度主要受刀具限制，因為在目前機床所能達到的高速范圍內，速度越高，刀具的磨損越快。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求，除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外，還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發(fā)展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現(xiàn)及發(fā)展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

摘要:隨著科學技術水平的不斷提高,作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞:高速切削刀具;數(shù)控加工;應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前,切削加工仍是機械制造行業(yè)應用廣泛的一種加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月發(fā)表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是:在常規(guī)的切削速度范圍內,切削溫度隨著切削速度的增大而提高,當?shù)竭_某一速度極限后,切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技術的發(fā)展經歷了以下4個階段:高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年),高速切削的應用探索階段(1972-1978年),高速切削實用階段(1979--1984年),高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規(guī)的切削加工相比具有以下優(yōu)點:第一,生產效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是徑向切削分力大幅度減少,特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三,切削熱95%被切屑帶走,特別適合加工容易熱變形的零件。第四,高速切削時,機床的激振頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率,工作平穩(wěn),振動較小,適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現(xiàn)高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現(xiàn)高速切削加工的關鍵技術之一,不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統(tǒng)形同虛設,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工線速度主要受刀具限制,因為在目前機床所能達到的高速范圍內,速度越高,刀具的磨損越快。因此,高速切削對刀具材料提出了更高的要求,除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外,還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發(fā)展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現(xiàn)及發(fā)展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞：高速切削刀具；數(shù)控加工；應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前，切削加工仍是機械制造行業(yè)應用廣泛的一種加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月發(fā)表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是：在常規(guī)的切削速度范圍內，切削溫度隨著切削速度的增大而提高，當?shù)竭_某一速度極限后，切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技術的發(fā)展經歷了以下4個階段：高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年)，高速切削的應用探索階段(1972-1978年)，高速切削實用階段(1979--1984年)，高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規(guī)的切削加工相比具有以下優(yōu)點：第一，生產效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是徑向切削分力大幅度減少，特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三，切削熱95%被切屑帶走，特別適合加工容易熱變形的零件。第四，高速切削時，機床的激振頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率，工作平穩(wěn)，振動較小，適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現(xiàn)高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現(xiàn)高速切削加工的關鍵技術之一，不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統(tǒng)形同虛設，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工線速度主要受刀具限制，因為在目前機床所能達到的高速范圍內，速度越高，刀具的磨損越快。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求，除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外，還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發(fā)展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現(xiàn)及發(fā)展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

一、數(shù)控銑刀的分類

（一）按制造銑刀所用的材料可分為

1．高速鋼刀具；

2．硬質合金刀具；

3．金剛石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

摘要：高效切削技術作為先進制造技術中的重要部分，被廣泛應用于模具加工制造中。本文主要對高效切削刀具進行探究，對其在數(shù)控加工中的有效運用展開分析，僅供參考。

關鍵詞：切削；數(shù)控；運用

數(shù)控機床隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展逐漸被普及到各行各業(yè)中，這些先進的設備能夠有效提高小批量多品種生產能力，并能大幅度提高產品精度、生產效率以及尺寸匹配等環(huán)節(jié)。因此對于數(shù)控加工中高效切削刀具的應用，需要對其充分認知。

1高效刀具進行數(shù)控加工的前提條件

1）高切削性。現(xiàn)代數(shù)控機床為了滿足生產效率得到提高的需求，其發(fā)展方向傾向于高剛性、高速以及大功率。例如中等規(guī)格加工中心的主軸轉速標準要求為50～10000r/min。這就要求現(xiàn)代刀具需要具備能夠承受較強切削和高速切削的功能。部分工業(yè)國家運用鈦基硬質合金、硬質合金刀具、陶瓷刀具以及超硬刀具作為數(shù)控機床涂層，且這些材料的應用數(shù)量在不斷遞增[1]。2）高可靠性。運用數(shù)控系統(tǒng)管理刀具壽命或者強迫換刀制度確保產品在數(shù)控機床上的質量，因此在選擇刀具的過程中較為重要的指標就是刀具的工作可靠性，并且需要注意的是要性能穩(wěn)定，同一批刀具不能在刀具壽命和切削性能方面存在很大的誤差[2]。3）更換快速。刀具在更換過程中需要確保能夠自動或者快速更換，刀具在磨損方面需要具備自動補償裝置，或者是針對尺寸進行調整和控制的功能。

2數(shù)控加工使用刀具的幾點思考