削铁如泥的宝刀真的存在吗?和机床里用的有可比性吗?

削铁如泥的宝刀真的存在吗? 机床里用的是什么,和宝刀有可比性吗?

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17个答案
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Cast机械专业,DIY爱好者

2014-01-08 18:00

又要请出DMG来示范了,DMG好牛的...

点击访问视频


首先说说车间里的刀都是什么样的,这之前说说看工件的固定,一般比较常用的是三爪卡盘,看图

工作原理图和实物图一起看,扳手插入,通过扳手的旋转让内里的齿轮走动,接着就能是三个卡爪想着卡盘圆心行走,这样就能抓紧工件了,要注意的是,其实一个卡盘上有三个扳手插入方孔,而且一定要记住!一个方孔上固定了之后,其他两个方孔要记得也拧紧,还有,绝对不要忘记把扳手拿下来!!!

PS:我会说我当年金工实习的时候,有个熊孩子就忘记把扳手拿下来,机器转起来之后,扳手被打飞,直接砸晕一个同学么!


1,车刀:车刀发生作用的时候,工件是固定安装在三爪卡盘上的,然后三爪卡盘绕着它的中心高速转动,工件自然也在高速转动,刀具只是在一个平面中运动的。

看图中的XZ这个平面,刀具在Y轴上是不运动的,车刀只会在z上移动去确定切削量和进给量,在X轴上移动去确定走刀多少。

再来一幅图

这幅图里的车刀为了切出圆形的工件,必须是x轴和z轴同时进给,Y轴上不会动的。
现在主流的加工中心一般都是三轴的,一直在向着四轴五轴发展。


2,铣刀:铣刀是指工件被三爪卡盘抓住不动,之后铣刀在YZ平面上运动,类似于画圈圈(解释起来就是搅动...?抖动...?恩...我够了...),同时在X轴上进给,这样就是三轴联动,一般的铣都是三轴的,有的用到了4轴联动,==再讲。

图中的铣是为了在工件中间做出一个有一定深度的孔洞,并且孔洞是比钻头大的多的。

3,磨这个工序:工件继续高速转动,但是刀是不转动的,刀只是在前前后后画圈圈...(为毛有种违和感!)

当然你也可以说铣刀工作的时候为什么不是工件在转,然后刀在xyz上面运动?
因为刀会被吧唧打断...还没切削好就转动工件,铣刀是要受到严重伤害的。最后,孔洞在加工已经大致成型后,需要进行磨,来进行最后的加工面精修。


这就是磨,,看视频...动作很销魂的...= =!!!注意看视频,工件高速转动,刀是不转动的。

4,钻:如果只是要做出一个孔洞的话,在考虑到孔洞直径就是钻头直径的情况下,就是钻孔,只在z轴上有进给,XY平面上都没有运动。

------------------------------------------我是销魂的分割线----------------------------------
车间里一个工件的成型用到的最多的就是这几种刀:车刀、铣刀、(钻头也叫刀的话也算),上一个完工的成品图,继续,大机械的魅力就是高精尖啊!还有,真正的车间是不会这么浪费原材料的,这个是DMG的宣传片,所以直接拿这么大一个铁砣来消耗,真正的车间都是成本优先的。

------------------------------------------我再来销魂一下----------------------------------

说完了车间里机床上用的刀,有木有觉得真的是削铁如泥啊???
我们可以来扯扯手动的...削铁如泥的宝刀了= =
首先,你不可能背着一个这么大一个车间,把人当成工件装在三爪卡盘里去切削!

其次,你不能自带高速旋转手臂去挥舞铣刀切削别人!
当然你也不是动漫里的人物!看右边的这孩子,就是这么高速旋转再戳过去的!

你也不可能是他...又是一个高速旋转的,高速旋转,泥垢了!!!

所以,正常人,拿着刀就是为了挥砍和刺!
------------------------------------------我最后来销魂一下----------------------------------
因此,由于工作方式的不同,机床上的刀和我们所谓的削铁如泥的刀是不一样的!
(我是个强迫症啊,写了这么多就为了说明这个!%>_<%)

再所以,我们削铁如泥的宝刀就要说到加工的方法、材料、形状、功能。@torsen,的回答非常全面!

我补充着说一下:这里的“削铁如泥”我能否理解为切割?

古代冷兵器的切割一般用的就是挥砍(一次伤害)和划拉(反复切割)
PS:戳刺不包括在切割中(不在讨论中的削铁如泥的“削”),戳刺必须要用到更小的接触面积和更大的力,发展到现在就是子弹这条路。

削铁如泥也是一个矛与盾的故事,矛的锋利是相较于盾来说的,我们工具的锋利也要看被试的铁是什么材料构成,是铁皮还是铁块?如果拿45号钢来说,(不确定古代是否能够冶炼出45号钢,但是考虑到刀具的加工工艺、百炼钢或许可以达到这样的硬度?)类似于视频中这样大的一块铁疙瘩,古代冷兵器的切削原理是重点要考虑到两刃面的角度和动量的,按照我目前了解到的知识来说,我不太相信古代冷兵器真能一分为二!

讲下现代加工中对于切割这个概念的操作:
1,切割机:这个最常见了,但是切出来的表面不是太光滑,精度达不到。

砂轮切割机(使用外力带动砂轮切削物料),高速旋转就是持续的划拉(反复切割)。

火焰切割机(利用乙炔等气体燃料,产生高温熔化金属),这个在古代是不可能做到的,属于现今的切割方法。

2,线切割(电火花加工):利用具导电性之铜电极线做为工具电极,再电极与被加工物(一定要是导电物质)在两者之间施以低电压引弧,在特定时间内造成两者之绝缘度被破坏,立即施以高压电源产生放电电弧柱,利用它具放电热能5000℃以上来溶融被加工物。

线切割说是切割但是和我们传统意义上的拿刀去割又不一样,重点还在于放电去产热,但是效果确实很好,就是很慢...还有就是工件给切割完了油不拉唧的(一脸嫌弃)。

3,等离子切割:压缩空气为工作气体,以高温高速的等离子弧为热源、 将被切割的金属局部熔化、并同时用高速气流将已熔化的金属吹走、形成狭窄切缝。

4,激光切割:利用激光束作为热源的热切割,切割温度超过11000℃!切割的利用不仅包括熔化,还有气化。

暂时就想到这么多,部分资料来自维基和百度,图片都来自网络

------------------------------------------补充的,再来销魂一下----------------------------------
回答@啥也薄试,关于DMG的这个干式切削不使用切削液,那是怎么散热的?
最主流的当然是用切削液,但是这里没出现(我又废话了...干式切削当然不用切削液了!)
干式加工!就是我们这个视频里看到的,DMG的这个加工应该是高速加工,而高速加工这个概念,必要要说到Salomon 曲线,等下再讲这个。

高速加工中不使用切削液还有一个梗:对切削过程的大量研究有表明切削液传统的冷却、润滑和排屑等作用在很多加工过程中尤其是高速切削中得不到充分而有效的发挥。并且,DMG这个视频就是来显摆的,当然不可能再用切削液,肯定是要用到代表先进性的的干式切削。
PS:干式切削是现在的切削发展方向,因为它没有使用切削液时产生的烟雾及油污排放,绿色环保无污染~

那么干式切削肯定不是你想切,想切就能切啊!刀崩了怎么办?切的刀都抖起来怎么办?切割完工件精度完全一塌糊涂了怎么办?!╮(╯▽╰)╭

所以,干式切削拼的就是刀具性能——优异的耐热性能和耐磨性能and减小刀具与切屑间的摩擦系数。
再PS:选定正确的机床和恰当的装备当然也是很重要的,机床的刚性要求非常高,机床的设计也是在拼性能啊,但是主要还是在刀具。

提高刀具性能的方法:优化加工设计刀具并配合在刀具表面使用涂层技术,一般都是复合涂层。实际上,涂层能把刀具与切削热量隔离开来,使热量很少传到刀具,从而能在较长的时间内保持刀尖的坚硬和锋利,表面光滑的涂层还可以减少摩擦来降低切削热。

目前应用于干式切削加工的刀具材料主要有:超细硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石等

但是也不是干式切削就不冷却,有时候还会用压缩空气吹走大量切屑或者就是风冷:差不多是用-10~-100℃的冷风去吹加工区,这里的吹在控制速率的情况下能够达到不同的效果。

说好的萨洛蒙曲线~我们来看两张图:


非常清晰明了,当切削速度达到了Vc之后,是可以越过切削过程产生的高温死谷B而使刀具在超高速区进行高速切削,反而是能够使切削温度降低的!能够避免出现剧烈的刀具磨损的!自然是能够大幅度减少切削工时,成倍地提高机床生产率!这就是高速切削是发展方向的原因。

再来 PS一下:这一段是我翻了翻笔记之后找到的,日期是11年10.10,内容是我问我的数控课老师吴博士,为什么切削速度达到这个峰值之后,切削温度反而降低?老师说:目前的主流说法是——高速切削是由切屑带走了大量热量,当切削参数设置正确时,切削产生的热量80%可被切屑带走。

(把自己的知识点也梳理了一遍,当年我也是个好学生啊...现在这么不务正业...)

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torsen工程学小学生

2014-01-09 14:32

车床铣床之中所用的现代金属加工刀具,与传统意义上的刀有很大差异。

首先它并不锋利,除非做过特别刃磨处理(用于加工特别软的材料比如黄铜),不然你可以轻易把它揣在手里而不必担心划伤。

其次它的材料已经不是铁基合金。大部分现代刀具采用硬质合金制造,主要组成材质是碳化钨、碳化钛等。也有陶瓷、金属陶瓷、立方氮化硼(CBN)和人造金刚石(PCD)的刀具。制造上也大多采用粉末冶金,镀层等工艺,而不是锻打加刃磨。

机床加工金属时,无论是车刀还是铣刀,刀具的切削速度并不是想象中的那么快,一般加工钢件和铸铁的切削速度是100M~300M每分钟,按照上限来算大概5M/s,用力挥舞一把菜刀就能达到这样的速度,但是你无法挥舞一把陶瓷菜刀去割断钢板。

机床可以在这样的速度下轻而易举的切削钢铁是因为机床用刀具不是像日用刀具一样用劈砍或者往复切割的方式,而是像削皮刀一样不断从工件表面切下薄薄一层切屑,而这层切屑的平均厚度,一般在0.1~0.3mm。不要小看这薄薄一层,要切下它需要的平均切削力也是以千牛计的(对方可是钢铁啊大哥),只是因为机床功率足够大,在保持切削力的同时能不降低切削速度,且用足够高的转速弥补了每转切削量的不足,所以在加工时看到削铁如泥的效果,但本质上不如用“蹭铁如泥”来形容更加合适。

如果要模仿机床的切削原理切开一件铁制护甲,你需要一把装备硬质合金锯齿的10KW以上功率的链锯,然后享受慢慢切开对手的变态快感而不是一刀两断的爽气。

在现代加工机械里最爽快的斩断钢铁的设备非剪板机和冲压机莫属了。冲压机类似办公用打孔机而剪板机类似剪刀,他们利用液压或者短时间内释放大量动量的方式获得极大的切削力。此切削力作用在上下模的刃口上使得刃口处的钢板受到的瞬时剪切应力超过了材料极限强度而被硬生生撕裂。所以,你可以用手柄很长的剪刀剪开对手的铁皮护甲,只是,且不谈对手是否配合你这个充满敌意的裁缝,不知道从何处下剪的尴尬真的大丈夫?

既然前面提到了动量,不得不说这是实战时用来切开钢铁的最佳方法。如果你挥舞一把沉头长柄战斧,抡圆了砍向穿铁皮护甲的对手。即使战斧的刃口已经不再锋利,大量的动量在短时间内转化成大量的力,力量经由刃口的小面积转化成巨大的压强,使得接触点的钢材瞬间突破极限强度,护甲直接被砍破一个大口。虽然不会断成两段,但也足够伤及皮肉了,加上剩余的动量对身体的冲击,你的对手凶多吉少了。

不过不是每个人都挥的动这样的战斧,而且沉重的战斧没有灵活性,敌人也不会坐以待毙。所以要有效发挥动量的优势,我们要 我们的武器有足够的速度(超过音速更好),更大的密度(黄金太贵水银太软,铅就不错),更小的接触面积——咦?这不是子弹吗!

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scythe7三只脚的猫

2014-01-08 16:07

首先
车床用的刀具并不锋利,你完全可以用手按上去

刀具切割有两个要素,一是刃口的坡度,也就是锋利程度,二是用力程度

车床是有机器带动的,用力程度可以很大,所以并不需要刃口很锋利,但为了保持刃口形状(籍以维持切割的外形整齐)需要使用高硬度的高碳钢或是合金钢。

人手使用的刀具,一般受力有限,除了依靠惯性的双手大剑或是斧子一类,其余刀具都需要刃口来减小坡度,这样可以消耗更多的行程来对材料进行等量切割。俗话说的削铁如泥指的就是刃口坡度极小,可以只用人力来切割金属的刀具。

这样的刀具其实是有的,铁本身并不是最硬的金属,能够切割铁并不是什么稀奇事,关键是用人力,这就需要很小的刃口坡度,这就会遇到材料颗粒尺寸和材料可塑性及刀具成型后的刚性这一对矛盾。解决这些矛盾的大多是依靠冶金方法,单一材料要做到这点比较难,合金和镶嵌金属材料就相对容易一些。比较有名的削铁如泥的刀具有日本武士刀和大马士革钢刀。

另一种思路是从加大作用力上去考虑,即便武器本身受损,刃口不再锋利,也能靠巨大的力量撕裂目标,除了双手大剑和重斧外,其实鬼头大刀也能用普通钢材达到近似的目标。以前看过一个美国冷兵器制造公司的广告片,里面仿制的中国红军大砍刀,挥舞起来威力不比日本武士刀差,而且价廉量又足。最惊人的是能拦腰一刀砍断两头猪,而刀身几乎没有损伤。要是日本刀,砍那么厚的东西,手里略抖一下就该折断了。

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大熊座御手航空宇航制造工程博士

2014-01-09 16:14

小小的吐一个槽@Cast 车床的卡盘分为三爪卡盘和四爪卡盘两种,如图1所示,三爪卡盘的三个爪是由螺旋盘带动的,可以同时向心运动,理论上不需要每个方口都拧紧,而四爪卡盘的爪子是要单独调整的,每一个都要拧紧。

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Greed_Mammon洋芋神教·Potamen!

2014-01-08 15:10

最近怎么这么多奇葩问题呀...
削铁如泥的宝刀当然存在,比如激光刀啦,超高压水枪刀啦(不知道学名是啥,反正就是那种类似的东西),车床车刀铣刀啦什么的。
至于咱们一般印象里可以挎在腰上拿在手上的刀...削铁如泥......没戏。

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机床用的刀具,绝大多数都是高速钢工具钢制品
硬而脆,真的要用来削可以,用来劈斩?
来跟我一起念:嘎嘣~

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啥也薄试远洋航天测控工程师

2014-01-09 14:24

@Cast 话说视频里的这东西,在切削过程中,不需要考虑散热?好像也没有吹走碎屑的过程?还有切削工具必然会磨损,这样的情况下怎么保证精度一致呢?能否多说两句?

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我只想说那个小子居然只是被打晕而没有挂掉

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机械设计科表示加工和设计真的是天差地别。

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CTX Gamma 2000 TC,当年看到这个视频顿时燃了,配乐极到位。当时就想回炉重学数控。。不知道国内有没有了

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我见过这机器貌似都会有个门可以关上吧

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被打晕而已,很小的事故了。当年,我们金工老师拿来威胁的事情是,一个女生因为帽子戴的不规范,头发被高速转动的刀具卷上,最后整张头皮被生生扯下来了。

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WonderZone软件工程硕士(在读)

2014-01-10 09:53

哎呀 最后出来个老外 我还以为···

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