近年來遂冰，為了減少汽車的總重量和燃油費(fèi)用，鋁合金材料在汽車零部件中的使用越來越多穴豫。為此怀大，加工鋁合金汽車零部件用聚晶金剛石（PCD）刀具的使用量也在快速增長(zhǎng)纱兑。PCD刀具壽命長(zhǎng)呀闻，能實(shí)現(xiàn)高效、高速潜慎、高精度切削加工捡多。但由于其刀尖強(qiáng)度較低，通常只適用于精加工铐炫，而在切削抗力變化較大的粗加工中容易發(fā)生崩刃垒手，且刀具壽命的分散性較大。為了克服原有金剛石刀具的缺點(diǎn)倒信，日本住友電工硬質(zhì)材料公司開發(fā)了耐磨損性能和抗崩刃性能兼優(yōu)的sumidia DA2200牌號(hào)PCD刀具材料科贬。

　　1.Sumidia DA2200的特點(diǎn)

　　1）原有PCD牌號(hào)的性能

　　原有PCD牌號(hào)中有網(wǎng)狀燒結(jié)組織，其最大特征是由金剛石和助燒劑Co組成的單一組織鳖悠，其中金剛石所占比例最高渺广。金剛石的抗彎強(qiáng)度在很大程度上取決于其粒度大小。在該公司原有的3種不同粒度的PCD牌號(hào)Sumidia DA90血洞、DA150湃鳖、DA200中，Sumidia DA90粒度最大僻携，耐磨性能最好危厕；Sumidia DA200粒度最小，強(qiáng)度和耐破損性最好藏崇；Sumidia DA150為中等粒度，耐磨性能與抗崩刃性能匹配平衡凤婆，性能優(yōu)良短揉。加工鋁件時(shí)通常采用Sumidia DA150。

　　2）Sumidia DA2200的性能

　　由于實(shí)現(xiàn)了超細(xì)微金剛石顆粒均勻而牢固的結(jié)合非畜，Sumidia DA2200的抗彎強(qiáng)度可與K10類硬質(zhì)合金相匹敵刚肠，因此大幅度提高了刀尖強(qiáng)度，從而能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)鋁合金的粗加工亦弛，并保證了刀具有較長(zhǎng)使用壽命冒晰。

　　2.RF型銑刀的性能特點(diǎn)

　　采用PCD制造的鋁合金加工用銑刀可以不受銑削速度的制約，目前高速銑削的速度可達(dá)2000～3000m/min竟块。但是壶运，在開發(fā)高速銑刀時(shí)，需要考慮銑刀的輕量化和因離心力可能導(dǎo)致切削刃及銑刀零件飛出的問題浪秘。

　　1）刀體采用高強(qiáng)度鋁合金

　　在設(shè)計(jì)高速銑刀時(shí)蒋情，如果仍采用質(zhì)量較大的鋼制刀體，就無法減小刀具的旋轉(zhuǎn)力矩耸携，這就意味著不能縮短銑刀達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速棵癣、自動(dòng)換刀等非切削時(shí)間辕翰。雖然可通過去除刀體多余部分來減輕重量，但去除量過多容易引發(fā)高頻切削振動(dòng)狈谊。為解決上述問題喜命，可采用比重僅為鋼的1/2的鋁合金作為刀體材料。但是河劝，普通鋁合金的抗拉強(qiáng)度和硬度都只有鋼的1/2壁榕，為彌補(bǔ)強(qiáng)度和硬度的不足，采用了抗拉強(qiáng)度為573N/mm2丧裁、硬度為HB150的特殊鋁合金材料禁妓，其強(qiáng)度和硬度約為普通鋁合金的2倍。

　　2）刀體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　設(shè)計(jì)刀體結(jié)構(gòu)時(shí)央嘱，如果采用楔塊式緊固機(jī)構(gòu)將刀片固緊在刀體上唧痴，容易導(dǎo)致刀體產(chǎn)生裂紋并使精度惡化；如果采用利用刀片中心孔和螺釘將刀片直接固緊在刀體上的緊固機(jī)構(gòu)馏纱，則存在切削刃跳動(dòng)精度調(diào)整范圍小噩五、重磨后刀尖高度和直徑與新刀不一致等缺點(diǎn)。為解決上述問題素牌，采用了先將刀片用螺釘固緊在鋼制刀夾上碳携，然后將裝好刀片的刀夾緊固在刀體上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于消除高頻切削振動(dòng)十分有效墓且。

　　3）高速銑刀離心力和加工安全的研究

　　在高速銑削中临辰，銑刀的轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的離心力越大讲媚。離心力的大小與速度的平方成正比亏乞，如φ100mm銑刀以5000m/min的切削速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片質(zhì)量為7.3克裆操，作用于其上的離心力達(dá)到1014N（130kgf）怒详，刀片夾緊機(jī)構(gòu)必須能承受這樣大的離心力而不會(huì)發(fā)生松動(dòng)。現(xiàn)在ISO和DIN標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高速銑刀的最高轉(zhuǎn)數(shù)均有規(guī)定踪区。DIN標(biāo)準(zhǔn)將破壞轉(zhuǎn)數(shù)的1/2作為該銑刀的最高允許轉(zhuǎn)數(shù)昆烁。本銑刀在設(shè)計(jì)時(shí)采用了DIN標(biāo)準(zhǔn)。住友電工通過銑刀破壞性實(shí)驗(yàn)和CAE解析兩種方式驗(yàn)證了銑刀的安全性缎岗。通過用有限元法進(jìn)行CAE解析静尼，獲得了緊固刀夾主夾緊螺釘頸部的應(yīng)力分布狀況。此外還進(jìn)行了銑刀破壞性試驗(yàn)传泊，主夾緊螺釘?shù)穆菁y部分發(fā)生了破損茅郎，結(jié)果與CAE解析相同。除了主夾緊機(jī)構(gòu)外或渤，對(duì)輔助夾緊部分的安全性也下了很大功夫系冗，最終設(shè)計(jì)出了新型RF型銑刀結(jié)構(gòu)奕扣。

　　4）高效銑削加工

　　分別用硬質(zhì)合金刀片和Sumidia DA2200刀片銑削ADC12箱體的加工實(shí)例表明，在相同的銑削條件下掌敬，Sumidia DA2200刀片的精加工表面粗糙度為Ra0.2μm惯豆，刀具壽命是硬質(zhì)合金刀片的30倍；用Sumidia DA2200刀片精銑變速箱體接合面的加工實(shí)例表明犀刀，可在切深1.5mm的條件下一次完成精銑葬籽。在使用臥式加工中心加工、刀柄懸伸量較長(zhǎng)時(shí)饮茬，也能有效防止高頻切削振動(dòng)努示。

　　3.SRF型PCD銑刀的特點(diǎn)   

　　為了減少設(shè)備投資和廠房面積，降低生產(chǎn)成本拉狸，小型加工中心的使用日益增多盾峭。與此同時(shí)，對(duì)用于小型加工中心的銑刀需求也日益增加稿纺。為此甫碉，住友電工硬質(zhì)材料公司針對(duì)鋁及鋁合金加工開發(fā)了采用鋼制刀體的小直徑SRF型PCD銑刀。該銑刀具有以下特點(diǎn)谭驮。

　　1）采用將刀片直接緊固在刀體上的夾緊機(jī)構(gòu)

　　雖然采用鋼制刀體蝗质，但因直徑小，因此在重量方面不會(huì)有問題齐秕；考慮到采用RF型的機(jī)夾結(jié)構(gòu)會(huì)降低刀體剛性沈机，因此采用了將刀片直接緊固在刀體上的夾緊機(jī)構(gòu)。

　　2）刀體設(shè)計(jì)

　　小型加工中心的主軸較小笋敞，所用銑刀可設(shè)計(jì)為高轉(zhuǎn)速銑刀碱蒙。市售小型加工中心的最高轉(zhuǎn)速為10000～20000r/min，因此將銑刀允許最高轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為20000r/min液样。為了實(shí)現(xiàn)高效銑削，雖然刀具直徑較小巧还，設(shè)計(jì)時(shí)仍應(yīng)盡可能增加刀齒數(shù)鞭莽。通常使用內(nèi)切圓為12.7mm的刀片，本銑刀設(shè)計(jì)時(shí)采用了9.525mm的小規(guī)格刀片麸祷，以增加刀齒數(shù)澎怒。

　　3）離心力和安全性設(shè)計(jì)

　　采用小規(guī)格刀片能減小刀片質(zhì)量，抑制高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力阶牍。當(dāng)銑刀直徑為φ63mm喷面、刀片質(zhì)量3.2g、轉(zhuǎn)速為20000r/min時(shí)走孽，作用于刀片上的離心力為445N（45kgf）惧辈。刀片緊固螺釘選用M4琳状，其破損力為4900N，相對(duì)于離心力而言是安全的承蠕。

　　4）高效銑削加工實(shí)例

　　使用SRF型Sumidia DA2200牌號(hào)PCD小直徑銑刀加工凸輪箱（ADC12）的實(shí)例表明菜册，加工12000件后刀尖未崩刃，沒有出現(xiàn)任何問題扳啃。用焊接式PCD立銑刀加工電腦箱的實(shí)例表明蓄棘，重磨后刀尖精度控制困難，壽命分散度大危婚，無法繼續(xù)使用褥欺；而使用SRF型可轉(zhuǎn)位PCD銑刀加工時(shí)，在確保重磨精度的同時(shí)峦仲，加工效率也提高了2.5倍盔鬼。在高效銑削中，SRF型PCD銑刀的切削刃比普通PCD銑刀的切削刃增加了5mm的切深量想祝，從而提高了小型零件的大批量生產(chǎn)能力昵人，用一把銑刀即可完成粗銑和精銑加工。

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