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數控五金加工機床切削刀具
2018-10-30
隨著數控五金加工機床和加工中心等高效設備應用的日漸普及,在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業的空前發展推動下,切削加工已邁入了一個以高速、高效和環保為標志的高速加工發展的新時期―現代切削技術階段。
五金加工

 

  高速切削、干切削和硬切削作為當前切削技術的重要發展趨向,其重要地位和角色日益凸顯深圳cnc加工工藝的可能性工藝的可能性是指五金加工機床適應不同生產要求的能力。對這些先進切削技術的應用,不僅令加工效率成倍提升,亦著實推動了產品開發和工藝創新的進程。例如,精密模具硬質材料的型腔,采取高轉速、小進給量和小吃深加工,既可獲得很高的表面質量,又能夠省卻磨削、EDM和手工拋光或減少相應工序的時間,從而縮短生產工藝流程,提升生產率。
  過去一些企業制作復雜模具時,基本上都需要3~4個月才能交付使用,而現在采取高速切削加工後,半個月便可完成。據調查,一般的工模具,有60%的機加工量可用高速加工工藝來實現。
  高速加工時,不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能穩定地斷屑和卷屑、還要能達成高精度,并能實現快換或自動更換等。因此,對刀具材料、刀具結構、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。
  對刀具材料的要求
  高速加工刀具最突出的要求是,既要有高的硬度和高溫硬度,又要有足夠的斷裂韌性深圳五金加工從全球尋找最出色的科研人員及科研技術,大幅提升了美的所有產品的結構、勞動生產水平。為此,須選用細晶粒硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具材料―它們各有特點,適應的工件材料和切削速度范圍也都不同。例如,高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件,主要采取PCD和CVD金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(50~67HRC)和冷硬鑄鐵主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。
  上海大眾汽車有限公司采取Seco刀具(上海)公司生產的立方氮化硼CBN300刀片面銑刀,在柔性生產線上高速銑削發動機缸體平面(鑄件),切削速度高達1600m/min,進給速度5000mm/min。用PCD刀具加工鋁合金的切削速度一般為3000-4000m/min,最高更可達7500m/min。而用陶瓷和PCBN刀具加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵時的切削速度已達200m/min。
  1.硬質合金已邁入細晶粒超細晶粒階段
  涂層硬質合金刀具(如Ti
  N、Ti
  C、TiC
  N、TiAlN等)雖其加工工件材料范圍廣,但抗氧化溫度一般不高,所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范圍內加工鋼鐵件。對於Inconel718高溫鎳基合金可使用陶瓷和PCBN刀具。據報道,加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel718合金,推薦最佳的切削條件為:切削速度700m/min,吃深為1-2mm,每齒進給量為0.1-0.18mm/z。
  目前,硬質合金已進入細晶粒(1-0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)的發展階段,過去細晶粒多用於K類(WC+Co)硬質合金,近幾年來P類(WC+TiC+Co)和M類(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬質合金也向晶粒細化方向發展。
  以往,為提升硬質合金的韌性,通常是增加鈷(Co)的含量,由此帶來的硬度降低如今可以通過細化晶粒得到補償,并使硬質合金的抗彎強度提升到4.3GPa,已達到并超過普通高速鋼(HSS)的抗彎強度,改變了人們普遍認為P類硬質合金適於切鋼、而K類硬質合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格局。
  采取WC基的超細晶粒K類硬質合金,同樣可加工各種鋼料。細晶粒硬質合金的另一個優點是刀具刃口鋒利,尤其適於高速切削粘而韌的工件材料。以日本不二越公司開發的AQUA麻花鉆為例,其用細晶粒硬質合金制造,并涂覆耐熱、耐摩擦的潤滑涂層,在高速濕式加工結構鋼和合金鋼(SCM)時,切削速度200m/min,進給速度1600mm/min,加工效率提升了2.5倍,刀具壽命提升2倍;干式鉆孔時,切削速度150m/min,進給速度1200mm/min。
  2.涂層提升到開發厚膜、復合和多元涂層的新階段
  現如今,涂層已進入到開發厚膜、復合和多元涂層的新階段,新開發的TiC
  N、TiAlN多元超薄、超多層涂層(有的超薄膜涂層數可多達2000層,每層厚約1nm)與Ti
  C、Ti
  N、Al2O3等涂層的復合,加上新型抗塑性變形的基體,在改良涂層的韌性、涂層與基體的結合強度、提升涂層的耐磨性方面有了重大進展,全面提升了硬質合金的性能。
  涂層刀具已成為現代切削刀具的標志,在刀具中的使用比例達到60%。涂層硬質合金刀具的產品現已呈現品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如,德國施耐爾(Schnell)公司用納米技術推出的一種超長壽命LL涂層立銑刀,用其加工零件硬度超過70HRC淬硬模具鋼材時,刀具壽命可延長2-3倍。淘寶網女裝瘦腰豐胸紅血絲抗痘祛痘產品哪種好護膚排毒方法哪種好毛孔身體去皺什么牌子的好
  瑞典Sandvik公司新推出的3種涂層刀片(GC4225、GC4240、GC1030)具有較廣的通用性,GC4225(突破一號)作為GC4025(P25)牌號的升級產品,用其加工汽車曲軸鋼鍛件時,在相同切削條件下的刀具壽命為每個切削刃可加工41個零件,而GC4025每個切削刃能加工的零件數目為14個。
  山高(Seco)Jabro全新推出的整體硬質合金通用加工銑刀Solid2系列刀具不僅采取了新材質,更導入新的涂層,可適用的加工溫度由普通刀具的800攝氏度提升到了現有的1100攝氏度,顯著提升了加工效率和刀具壽命。同時,Solid2系列均采取了刃口鈍化處理和徑向全周鏟背處理技術,使得刀具的涂層與材質結合更加完美,刀具的可重磨次數也大幅提升。
  美國Kennametal公司推出的H7刀片系TiAlN涂層,專為高速銑削合金鋼、高合金鋼和不銹鋼而設計。而德國Guhring公司推出的商品名為“Fire”的孔加工刀具涂層,則是一種通用性的復合涂層―融匯有Ti
  N、TiCN和TiAlN三種涂層,兼具這三種涂層材料的優點,既適用於干切削和硬切削,也適合普通切削。
  特別值得強調的是,近幾年發展起來的在硬質合金表面涂覆金剛石的技術,使硬質合金不僅在黑色金屬領域,而且在有色金屬領域中的切削效率獲得了全面提升。由此可知,硬質合金今後仍將是制作高速加工刀具的主要基體材料。
  目前,美國、瑞典和日本都相繼推出了金剛石涂層的絲錐、鉆頭、立銑刀和帶斷屑槽可轉位刀片(如Sandvik公司的CD1810和美國Kennametal公司的KCD25牌號)等產品,用於有色金屬和非金屬材料的高速精密加工。而另一種適於加工鋼鐵材料的CBN涂層也已開發成功,并正走向工業試用階段。
  對刀具幾何參數和斷屑槽的要求
  1.幾何參數
  高速切削和干切削時,刀具的主要失效原因是月牙洼磨損和刀尖處的熱磨損。
  這是由於刀具與切屑、以及刀具與工件接觸區界面上溫度較高所引起的。因此,高速加工比普通切削加工時的刀具前角要取得稍大一些,以降低切削區溫度,并在刃口上作出負倒棱。
  為避免刀尖處熱磨損,主副切削刃連接處應采取修圓刀尖或倒角刀尖,以增大刀尖角,加大刀尖附近刃區切削刃的長度和刀頭材料的體積,以提升刀具剛性和減少切削刃破損的概率。
  美國Carboloy公司推出的一種適於干切削用的ME-13新型硬質合金刀片,其具有大前角(達34°)、加強刃并有一個帶筋的前刀面,顯著減少了切屑與刀片前刀面之間的接觸面積,使產生熱量被切屑帶走。據稱,這種刀片工作時的溫度比傳統刀片要低400℃,能顯著減小切削力并使刀具壽命提升一倍以上。該公司用大前角的涂層硬質合金齒冠立銑刀高速銑削硬度高達55HRC模具鋼時,切削速度120m/min,進給速度7.6m/min,軸向吃深0.51mm,徑向吃深0.25mm,采取干式切削,刀具使用壽命則長達1.5h。
  國外還開發了帶正前角的螺旋形切削刃銑削刀片,使刀具有更不影響正常工作的幾何參數,刀片沿切削刃幾乎有恒定不變的前角,背前角或側前角可由負變正或由小變大,切削更加輕快平穩,使可轉位面銑刀、立銑刀和槽銑刀的切削性能提升到一個新的水平,刀具壽命可提升50%-250%,切削效率提高30%-40%。
  美國一家公司采取這種新型刀片制作的立銑刀干銑削17-4PH不銹鋼的周邊,切削用量為:銑削速度304m/min,進給速度1270mm/min,每齒進給量為0.14mm/z,20S去除余量36cm3。
  2.斷屑槽型
  為能穩定地斷屑和卷屑,刀片上須作出合適的斷屑槽型。目前,可轉位刀片上三維曲面斷屑槽型的設計和制造技術已較為成熟,針對不同的工件材料和不同的切削用量,業已開發出相應的通用斷屑槽型系列。
  如瑞典Sandvik公司推出的
  R、M和F等槽型系列(鋼材粗加工、半精加工和精加工相應采取P
  R、PM和PF的槽型,切不銹鋼時用M
  R、MM和MF的槽型,切鑄件和有色金屬用K
  R、KM和KF的槽型),以及以色列Iscar公司以“霸王刀”為典型的槽型設計都獨樹一幟。
  這些刀片上斷屑槽的斷屑范圍寬,適應性好。它們都具有空間切削刃和曲面前刀面,切削刃上的法前角可調整為零度或負值,而工作前角為合適的正值,所以切削力小,刃口強度高,抗高速時的磨損能力強,預示著高速加工刀具刃形結構發展的方向。
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