高硬度材料的切削加工
——株洲鉆石切削刀具股份有限公司
隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,具有高硬度、高耐磨性垂券、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性的難加工材料的應(yīng)用日益增多羡滑。為解決難加工材料零件加工性能差菇爪、加工難度大的問(wèn)題,各種新型刀具如硬質(zhì)合金涂層刀具柒昏、金剛石凳宙、陶瓷属圃、立方氮化硼等超硬刀具的應(yīng)用日趨廣泛。通過(guò)進(jìn)一步的理論研究及加工實(shí)踐證明:選擇合適的刀具材質(zhì)尽诀、確定合理的刀具幾何參數(shù)叉砰、對(duì)刀具進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)、選用正確的加工方法等是提高刀具在加工高硬度材料中的加工效率的有效途徑陆宝。
◆高硬度材料的特點(diǎn):
常見(jiàn)的高硬度材料有:冷硬鑄鐵亲沃,淬硬鋼,粉末冶金材料及其他特殊材料等判懒。高硬度材料的加工特點(diǎn):
1、硬度高(一般在HRC45以上悟惰,有的可高達(dá)HRC68)刀雳、強(qiáng)度高、塑性小估曾。
2粪世、刀刃易崩碎、磨損黔章,切削時(shí)切屑與刀刃接觸短胁塞,切削力和切削熱集中在刀具刃口附近,易使刀刃崩碎和磨損压语。
3啸罢、導(dǎo)熱系數(shù)低,切削熱很難通過(guò)切屑帶走胎食,故而切削力大扰才、切削溫度很高,刀具磨損嚴(yán)重厕怜,容易造成打刀或崩刃衩匣。
4、此外,在加工冷硬鑄鐵時(shí)粥航,工件的邊緣還容易崩碎琅捏,剝落。
切削此類(lèi)材料時(shí)递雀,如果采用切削液冷卻柄延,可能會(huì)使刀具承受間歇性升溫-冷卻造成的熱沖擊,溫度的劇烈變化容易引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂映之。反之拦焚,如果采用壓縮空氣冷卻,不僅可使刀具溫度保持恒定颜要,而且可將切屑吹離切削區(qū)荣吻,避免因高硬度切屑的二次切削作用對(duì)刀具造成損壞哭夺。
◆對(duì)切削刀具的要求:
要實(shí)現(xiàn)對(duì)高硬度材料進(jìn)行切削加工,刀具硬度必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被切削材料的硬度押辽。此外卷撞,由于對(duì)高硬度材料進(jìn)行切削加工時(shí),刀頭的溫度非常高饵忙,所以切削刀具還需具備以下各種特性:
1. 耐塑性變形性能強(qiáng)盐文,即高溫硬度好;
2. 化學(xué)穩(wěn)定性好岖疲,即不會(huì)與被切削材料咏摔、氧氣、切削液等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)极阴,也不會(huì)出現(xiàn)熱分解現(xiàn)象昙百;
3. 熱傳導(dǎo)率很好,即高溫刀頭不會(huì)因熱沖擊而產(chǎn)生缺損現(xiàn)象碟狞。
◆高硬度材料的車(chē)削加工:
高硬度材料強(qiáng)度啄枕、硬度高,變形抗力大族沃,切削力比普通鋼材高2~3倍频祝,切削熱也隨之增加,導(dǎo)熱率低脆淹,散熱困難常空,切削區(qū)溫度極高,極易損壞刀具未辆。
如淬硬鋼的切屑為紅而酥軟的鍛帶狀窟绷,脆性大,易折斷咐柜,不粘結(jié)兼蜈,一般在切削表面不產(chǎn)生積屑瘤,加工的表面質(zhì)量高拙友,但淬硬鋼切削力比較大为狸,特別是徑向切削力比主切削力還要大,所以刀具宜采用負(fù)前角和較大的后角遗契,主偏角取決于機(jī)床剛性臭膊,一般取45°~60°,以減少工件和刀具顫振膊编。
對(duì)淬硬鋼栏赋、冷硬鑄鐵等零件進(jìn)行粗車(chē)加工時(shí),由于切削量大尸钢、振動(dòng)大仙衩,必須選用具有較高強(qiáng)度和耐沖擊性的刀片妄由。如公司研發(fā)的YCB121、YZB121等牌號(hào)的超硬刀片篇挡。
對(duì)淬硬鋼像淋、冷硬鑄鐵零件進(jìn)行精車(chē)加工時(shí),對(duì)刀片硬度报葬、耐磨性和耐熱性要求較高语雇,為改善散熱性,應(yīng)選擇較小的主偏角挺久,加工時(shí)選擇合理的切削用量磨涵。如公司的CA1000、YCB011乳规、YCB012等牌號(hào)刀片罚渐。
◆高硬度材料的銑削加工:
在對(duì)高硬度合金進(jìn)行銑削加工時(shí),產(chǎn)生的熱量和壓力會(huì)導(dǎo)致塑性變形而加速刀片磨損驯妄。盡管如此,仍可以經(jīng)濟(jì)地用硬質(zhì)合金刀片加工高硬度鋼合砂。
首先確保足夠的機(jī)床剛性青扔,高硬度工件可能會(huì)加劇機(jī)床或夾具上的松動(dòng)現(xiàn)象。其次控制好散熱翩伪,高硬度零件銑削加工會(huì)產(chǎn)生更多的熱量微猖,最好采用空氣冷卻或者從設(shè)計(jì)上盡量減少熱流向后排至機(jī)床機(jī)座處的主軸。
在刀片方面缘屹,注意尋找那些能夠減少切削作用力的幾何形狀以及具有更強(qiáng)大抗振動(dòng)和抗沖擊能力的細(xì)晶粒微觀結(jié)構(gòu)凛剥。如公司的超硬刀片及配套刀具等。
最新研發(fā)的HMX系列紅硬性超強(qiáng)的整體硬質(zhì)合金立銑刀轻姿,獨(dú)特的刀具結(jié)構(gòu)犁珠、合理的槽型設(shè)計(jì),切削性能卓越祷骂;添加特殊元素的點(diǎn)陣異構(gòu)涂層技術(shù)雇牍,高的涂層硬度和優(yōu)良的耐高溫氧化性能,更適合高硬度材料和高速加工領(lǐng)域藤习。
◆高硬度材料的孔加工:
使用刀具的注意事項(xiàng)如下:①使用高剛性乌心、高精度機(jī)床;②使用高精度第粟、大夾持力的工具系統(tǒng)及AA級(jí)精度的彈簧夾頭匹羹;③加工工件表面有凹凸時(shí),應(yīng)預(yù)先打好中心孔协颅;④根據(jù)加工工況選擇合適的切削條件進(jìn)行切削加工糕但。
根據(jù)被加工內(nèi)孔的孔徑仅汰、余量及是否通孔可確定采用擴(kuò)孔鉆還是復(fù)合擴(kuò)孔鉆加工:對(duì)于內(nèi)孔加工余量不大的通孔可采用擴(kuò)孔鉆加工;對(duì)于加工余量較大的通孔和臺(tái)階孔涧谓,則可采用復(fù)合擴(kuò)孔鉆加工旋稚。
公司的SH系列麻花鉆:小螺旋角與大芯厚設(shè)計(jì),大幅提高了刀具的剛性瑟捺。采用直線切削刃奕枝,實(shí)現(xiàn)了超群的強(qiáng)度。耐氧化性能優(yōu)良以及高硬度TiAlN涂層瓶堕,大幅提高了刀具的使用壽命隘道,最適合高硬度鋼加工。
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