隨著綠色制造技術(shù)在切削加工中的應(yīng)用萤悴,在高速銑削加工中采用壓縮空氣冷卻取代切削液冷卻已成為一種不錯(cuò)的選擇。但是现辑,對(duì)于具體的高速銑削加工任務(wù)弹梁,選用何種冷卻方式更為恰當(dāng)览雁,則應(yīng)根據(jù)不同的加工目的和被加工材料仔細(xì)加以權(quán)衡,以獲得最佳的加工效果动院。以下是選擇冷卻方式時(shí)需要考慮的四個(gè)主要工藝因素胜通。
(1)工件材料的硬度
如果工件材料的硬度≥42HRC,選擇壓縮空氣冷卻通逞靠埃可獲得更佳的效果宅溃。高速銑削高硬度材料的加工特點(diǎn)為:①切削溫度很高;②切屑在冷作硬化作用下會(huì)變得比母體材料更硬苍煎。切削此類(lèi)材料時(shí)甚负,如果采用切削液冷卻,可能會(huì)使刀具承受間歇性升溫-冷卻造成的熱沖擊审残,溫度的劇烈變化容易引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂腊敲。反之,如果采用壓縮空氣冷卻维苔,不僅可使刀具溫度保持恒定碰辅,而且可將切屑吹離切削區(qū),避免因高硬度切屑的二次切削(re-cutting)作用對(duì)刀具造成損壞介时。
(2)工件材料的種類(lèi)
如果工件材料的硬度<42HRC没宾,則應(yīng)根據(jù)工件材料的種類(lèi)確定選用何種冷卻方式。在高速銑削粘性材料(如鋁沸柔、軟性不銹鋼等)時(shí)循衰,通常需要選用切削液冷卻。切削液可對(duì)刀具起到潤(rùn)滑作用褐澎,且可使切屑易于向上滑出容屑槽并與刀具后角分離会钝。而在高速銑削大多數(shù)模具鋼(如P20,H13工三,S7狞吏,NAK55,D2等)時(shí)舍娜,壓縮空氣冷卻可能是正確的選擇仁沃。如果在加工中發(fā)現(xiàn)工件材料與刀具發(fā)生粘連現(xiàn)象,則可能提示需要采用切削液谨敏;但也可能提示需要選用不同的刀具涂層赡析。
(3)刀具涂層
氮碳化鈦(TiCN)涂層和氮鋁鈦(TiAlN)涂層是高速銑削模具鋼時(shí)最常用的兩種刀具涂層。球頭銑刀在低于800sfm的切削速度下銑削硬度小于42HRC的工件材料(或圓銑刀在低于600sfm的切削速度下銑削相同材料)時(shí)考皂,刀具采用TiCN涂層較為合適奇搪。如果被加工材料的硬度或切削速度高于上述切削參數(shù)范圍,則最好選用TiAlN涂層。
TiCN涂層對(duì)切削液冷卻具有很好的適應(yīng)性住龙。雖然切削溫度的劇烈變化仍有可能引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂任汪,但在上述切削參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行加工,一般不會(huì)產(chǎn)生足以引起熱沖擊危險(xiǎn)的切削高溫滚吱。
反之枷窿,高溫切削性能較好的TiAlN涂層不太適合切削液冷卻。這種涂層在進(jìn)行高溫切削時(shí)荣月,可在涂層外表面形成一層堅(jiān)硬而光滑的氧化鋁層管呵,有助于提高刀具的切削性能。(事實(shí)上哺窄,美國(guó)Millstar公司開(kāi)發(fā)的“Exalon”TiAlN涂層的高溫切削性能更為先進(jìn)捐下,這種TiAlN涂層的外面又增加了一層固體潤(rùn)滑層,可使切屑更易于沿著刀具切削刃滑離萌业。)
石墨電極工件的銑削加工對(duì)刀具涂層的要求一般不太嚴(yán)格坷襟,選用TiAlN涂層或金剛石涂層均可。雖然這兩種涂層采用壓縮空氣冷卻即可獲得很好的切削效果生年,但許多加工車(chē)間仍然愿意使用切削液婴程,這是因?yàn)榍邢饕河兄谇宄庸ぶ挟a(chǎn)生的粉塵。
(4)表面光潔度要求
用球頭銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)抱婉,為了獲得較高的工件表面光潔度档叔,可能需要采用切削液冷卻。由于球頭銑刀端部的切削速度為零蒸绩,采用切削液可起到很好的潤(rùn)滑作用衙四。當(dāng)用典型的球頭銑刀進(jìn)行微進(jìn)給精銑加工時(shí),位于銑刀端部低速切削區(qū)域的工件材料可能會(huì)卡在“橫刃(web)”內(nèi)独溯。處于紅熱狀態(tài)的殘留材料被刀具拖曳著劃過(guò)工件凹毛,并可能熔焊在工件表面,從而破壞工件的表面光潔度葬爽。(為解決這一問(wèn)題鸳岩,某些具有球形輪廓的機(jī)夾刀片式銑刀,如美國(guó)Millstar公司的“Super Finisher”刀片好员,可通過(guò)改進(jìn)刀片的設(shè)計(jì)消除這種“橫刃”芽刨。)切削液通過(guò)對(duì)刀具和工件的潤(rùn)滑作用役霍,可以減小切屑熔焊現(xiàn)象的影響略尘,獲得較高的表面光潔度×鬃穑基于這種考慮怯漾,即使在使用TiAlN涂層刀具的加工場(chǎng)合,也應(yīng)采用切削液冷卻方式。雖然刀具壽命可能因此而縮短摹削,但有時(shí)為了達(dá)到表面光潔度要求碍蚊,有必要犧牲部分刀具壽命。
(1)工件材料的硬度
如果工件材料的硬度≥42HRC,選擇壓縮空氣冷卻通逞靠埃可獲得更佳的效果宅溃。高速銑削高硬度材料的加工特點(diǎn)為:①切削溫度很高;②切屑在冷作硬化作用下會(huì)變得比母體材料更硬苍煎。切削此類(lèi)材料時(shí)甚负,如果采用切削液冷卻,可能會(huì)使刀具承受間歇性升溫-冷卻造成的熱沖擊审残,溫度的劇烈變化容易引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂腊敲。反之,如果采用壓縮空氣冷卻维苔,不僅可使刀具溫度保持恒定碰辅,而且可將切屑吹離切削區(qū),避免因高硬度切屑的二次切削(re-cutting)作用對(duì)刀具造成損壞介时。
(2)工件材料的種類(lèi)
如果工件材料的硬度<42HRC没宾,則應(yīng)根據(jù)工件材料的種類(lèi)確定選用何種冷卻方式。在高速銑削粘性材料(如鋁沸柔、軟性不銹鋼等)時(shí)循衰,通常需要選用切削液冷卻。切削液可對(duì)刀具起到潤(rùn)滑作用褐澎,且可使切屑易于向上滑出容屑槽并與刀具后角分離会钝。而在高速銑削大多數(shù)模具鋼(如P20,H13工三,S7狞吏,NAK55,D2等)時(shí)舍娜,壓縮空氣冷卻可能是正確的選擇仁沃。如果在加工中發(fā)現(xiàn)工件材料與刀具發(fā)生粘連現(xiàn)象,則可能提示需要采用切削液谨敏;但也可能提示需要選用不同的刀具涂層赡析。
(3)刀具涂層
氮碳化鈦(TiCN)涂層和氮鋁鈦(TiAlN)涂層是高速銑削模具鋼時(shí)最常用的兩種刀具涂層。球頭銑刀在低于800sfm的切削速度下銑削硬度小于42HRC的工件材料(或圓銑刀在低于600sfm的切削速度下銑削相同材料)時(shí)考皂,刀具采用TiCN涂層較為合適奇搪。如果被加工材料的硬度或切削速度高于上述切削參數(shù)范圍,則最好選用TiAlN涂層。
TiCN涂層對(duì)切削液冷卻具有很好的適應(yīng)性住龙。雖然切削溫度的劇烈變化仍有可能引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂任汪,但在上述切削參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行加工,一般不會(huì)產(chǎn)生足以引起熱沖擊危險(xiǎn)的切削高溫滚吱。
反之枷窿,高溫切削性能較好的TiAlN涂層不太適合切削液冷卻。這種涂層在進(jìn)行高溫切削時(shí)荣月,可在涂層外表面形成一層堅(jiān)硬而光滑的氧化鋁層管呵,有助于提高刀具的切削性能。(事實(shí)上哺窄,美國(guó)Millstar公司開(kāi)發(fā)的“Exalon”TiAlN涂層的高溫切削性能更為先進(jìn)捐下,這種TiAlN涂層的外面又增加了一層固體潤(rùn)滑層,可使切屑更易于沿著刀具切削刃滑離萌业。)
石墨電極工件的銑削加工對(duì)刀具涂層的要求一般不太嚴(yán)格坷襟,選用TiAlN涂層或金剛石涂層均可。雖然這兩種涂層采用壓縮空氣冷卻即可獲得很好的切削效果生年,但許多加工車(chē)間仍然愿意使用切削液婴程,這是因?yàn)榍邢饕河兄谇宄庸ぶ挟a(chǎn)生的粉塵。
(4)表面光潔度要求
用球頭銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)抱婉,為了獲得較高的工件表面光潔度档叔,可能需要采用切削液冷卻。由于球頭銑刀端部的切削速度為零蒸绩,采用切削液可起到很好的潤(rùn)滑作用衙四。當(dāng)用典型的球頭銑刀進(jìn)行微進(jìn)給精銑加工時(shí),位于銑刀端部低速切削區(qū)域的工件材料可能會(huì)卡在“橫刃(web)”內(nèi)独溯。處于紅熱狀態(tài)的殘留材料被刀具拖曳著劃過(guò)工件凹毛,并可能熔焊在工件表面,從而破壞工件的表面光潔度葬爽。(為解決這一問(wèn)題鸳岩,某些具有球形輪廓的機(jī)夾刀片式銑刀,如美國(guó)Millstar公司的“Super Finisher”刀片好员,可通過(guò)改進(jìn)刀片的設(shè)計(jì)消除這種“橫刃”芽刨。)切削液通過(guò)對(duì)刀具和工件的潤(rùn)滑作用役霍,可以減小切屑熔焊現(xiàn)象的影響略尘,獲得較高的表面光潔度×鬃穑基于這種考慮怯漾,即使在使用TiAlN涂層刀具的加工場(chǎng)合,也應(yīng)采用切削液冷卻方式。雖然刀具壽命可能因此而縮短摹削,但有時(shí)為了達(dá)到表面光潔度要求碍蚊,有必要犧牲部分刀具壽命。
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