刀具技術(shù)特別是刀具材料的進步對高速切削加工的發(fā)展起到了很大作用挖藏。在高速切削領(lǐng)域剿蹦,當(dāng)前主要使用金屬陶瓷赘湾、陶瓷恨摩、涂層和超硬材料四類刀具胖讶,它們各有其特性和應(yīng)用范圍,并相互補充屋嘉。其中涂層刀具發(fā)展最快斯娃,而且在高速切削領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力,目前在全部刀具中已占有50%以上的比重院塞。
超硬材料刀具在高速切削領(lǐng)域獨占優(yōu)勢遮晚,其實際應(yīng)用與日俱增。在這類刀具中拦止,PCD聚晶金剛石刀具是高速切削鋁合金和非金屬材料的最佳選擇县遣,而金剛石涂層刀具則不僅已經(jīng)實用化且增長勢頭很猛;PCBN聚晶立方氮化硼刀具適用于以更高速度切削鑄鐵创泄、淬硬鋼等材料艺玲,CBN立方氮化硼涂層刀具也有望在近期取得重大技術(shù)突破。
為了使高速切削刀具有足夠的使用壽命和低的切削力鞠抑,應(yīng)根據(jù)不同的工件材料選擇最佳的刀具幾何角度饭聚。與普通切削相比,高速切削刀具前角一般要小一些甚至是負前角搁拙,后角要稍大一點秒梳,且常采用修圓或刀尖倒角來增大刀前角,以防止刀尖處的熱磨損箕速。由于進行高速切削的旋轉(zhuǎn)刀具要在很高的轉(zhuǎn)速下工作酪碘,離心力問題非常突出,故要求其刀體結(jié)構(gòu)和刀片夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)十分可靠茵箩,同時需要在動平衡儀上經(jīng)過嚴格的動平衡解夜,最好能進一步安裝在機床上與主軸組件一起進行動平衡。
在普通轉(zhuǎn)速下脾询,刀具與主軸間廣泛采用的7∶24錐度聯(lián)結(jié)李狼,當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時,由于實心錐柄不能像主軸孔那樣受離心力作用發(fā)生“脹大”斧枚,兩者之間出現(xiàn)間隙會導(dǎo)致刀具在錐孔內(nèi)擺動榆模,從而引起刀具的軸向定位誤差和破壞結(jié)構(gòu)的動平衡何哎。為了克服這種高速下聯(lián)結(jié)性能差的缺點,相繼開發(fā)出了一些適合高速切削的聯(lián)結(jié)方式积辞,如:HSK工具系統(tǒng)和Capto工具系統(tǒng)拳笨。
下面詳細介紹刀具、刀柄及切削用量的選取菠卖。
1 刀具材料
要實現(xiàn)高速切削咏肠,刀具材料是關(guān)鍵。高速切削材料主要有硬質(zhì)合金揍庄、涂層刀具咆蒿、金屬陶瓷、陶瓷蚂子、立方氮化硼和金剛石刀具沃测。它們各有優(yōu)點,適合不同的工件材料和不同的切削速度范圍食茎。必須注意的是刀具材料與工件材料之間有一個適配性問題蒂破,即一種刀具材料加工某種工件材料時性能良好,但加工另一種工件材料時卻不理想别渔,換句話說附迷,不存在一種可適用于所有工件材料高速加工的萬能刀具材料。
高速切削刀具材料必須根據(jù)所加工的工件材料和加工性質(zhì)來選擇哎媚。一般而言喇伯,陶瓷刀具、涂層刀具及CBN刀具適合于鋼鐵等黑色金屬的高速加工拨与;PCD刀具適合于對鋁稻据、鎂、銅等有色金屬的高速加工买喧;陶瓷刀具已應(yīng)用于加工各種鑄鐵霉枢、鋼件、熱噴涂噴焊材料榔屈、鎳基高溫合金等斑宴;金剛石刀具適合于加工非金屬材料、有色金屬及其合金亏铭。
由于金剛石的熱穩(wěn)定性差窒埃,切削溫度達到800℃時,就會失去其硬度闰纪。因為金剛石和鐵有很強的化學(xué)親和力涌粱,在高溫下鐵原子容易與碳原子相互作用使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu),刀具極容易損壞埃的,因此金剛石刀具不適合于加工鋼鐵類材料侵选,在切削有色金屬時,PCD刀具的壽命是硬質(zhì)合金刀具的幾十甚至幾百倍愕匪。
立方氮化硼刀具既能勝任淬硬鋼盐儿、軸承鋼、高速鋼涮较、冷硬鑄鐵的粗稠鼻、精車削,又能勝任高溫合金狂票、熱噴涂材料候齿、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。CBN刀具是實現(xiàn)以車代磨的最佳刀具之一闺属。
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