銑削加工的改進(jìn)

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要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的金屬切除作業(yè)，必須全盤考慮整個加工過程。在許多情況下，與采用廉價刀具相比薄嫡，采用高質(zhì)量銑刀，可選用更高的進(jìn)給量和切削速度颗胡，并可獲得更長的刀具壽命毫深。由于加工時間減少，大大提高了生產(chǎn)率和成本效益缩毯。

我們可以采用多種不同的方法径以，來降低制造成本。由于直接減少刀具成本的方法琼护，實施起來簡便而迅速威卑，所以經(jīng)常有人做這方面的嘗試。據(jù)專業(yè)刊物報導(dǎo)菌熬，刀具成本僅占總制造成本4％左右，這是眾所周知的事實晚神。因此可以推斷炊撕，采用高質(zhì)量刀具可節(jié)省更多的費(fèi)用。因為高質(zhì)量的刀具允許采用最大的進(jìn)給量饮协，從而可獲得最短的加工時間秦物。實際上，降低成本要從金屬切除作業(yè)的整體來考慮啰价。如果用戶希望經(jīng)濟(jì)地使用現(xiàn)今的刀具猿文，就必須研究某些要素聂映。首先是約束參數(shù)和刀具使用條件，還包括加工材料棚贾。這對于刀具的選擇和切削參數(shù)的確定極為重要窖维。可以看到妙痹，在濕切削铸史、干切削和硬材料切削中，加工可靠性是一個重要的因素怯伊。具有異常鋒利刀刃和合適幾何形狀的刀具琳轿，可減小切削力和摩擦生熱。

濕切削在冷卻潤滑液條件下用端銑刀進(jìn)行銑拐角

切削和約束參數(shù)對不同涂層高速鋼刀具的耐用度有重大影響耿芹，見右圖崭篡。該圖描述了銑削奧氏體不銹鋼(材料牌號：1.4301)時，無涂層和TiN吧秕、TiCN媚送、TiAlCN、TiAlN涂層端銑刀的耐用度寇甸。刀齒進(jìn)給量f_z是變量塘偎。隨著進(jìn)給量的增大，涂層刀具的耐用度明顯變大稀渊。這是由于不銹鋼切削時的加工硬化所致战凿。在刀齒進(jìn)給量小時，切屑在上次切削的加工硬化區(qū)內(nèi)形成铐跷，使應(yīng)力作用在刀具及其涂層上媒龟。這說明TiCN、TiAlN和TiAlCN涂層具有有利的性能涧兜。隨著進(jìn)給量的增大病囱，相對于金屬去除率的比切削力減小。在較低的應(yīng)力載荷下筹飒，TiN继蚪、TiCN、TiAlCN和TiAlN涂層不再顯示任何不同(表1葡债，A)杨朴。從這些關(guān)系所表露的事實，可通過減少涂層的重復(fù)性而節(jié)省刀具費(fèi)用蓝垢。為此挑乓，瑞士Alesa公司將標(biāo)準(zhǔn)刀具的涂層限定在TiN、TiAlN和TiAlN-X幾種。其他涂層刀具也可按要求供應(yīng)创译。
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表1　濕切削的切削用量
	刀具							切削用量
	材料	工序	銑刀類型	刀直徑 mm	齒數(shù)	刀片	刀片材料	每齒進(jìn) 給量fz mm/Z	切削速度 V_c m/min	切深 a_P mm	切寬 a_B mm
A	DIN 1.4301 (X5GrNi1810)	銑角	端銑刀	10	4				60	13	2
B	DIN 1.4301 (X5GrNi1810)	銑槽	Alesa螺旋式90° AO 20R	63	5			0.12	19.8	16	63
C	GGV-40	粗銑	面銑刀 90°SD 12R	160	10	SDFT 1204- AEFN	硬質(zhì)合金 MG-20 TiAIN (單層)	0.15	130	2.0	130
D	GGV-40	精銑	面銑刀 45°SD 12R	10	SDFT 1204- AEFN	硬質(zhì)合金 MG-20 TiAIN (單層)	0.05	130	1.0	130

在奧氏體不銹鋼上銑槽

機(jī)床之外抵知，實踐中某些參數(shù)已基本上不必再選。在第一個例子中软族，這些與切削寬度a_e刷喜、深度a_p和材料有關(guān)。盡管如此互订，該例還是說明了依據(jù)使用高速鋼刀頭的切削規(guī)范吱肌，可實現(xiàn)的切削性能。附加的措施確保了可靠的加工仰禽。該例還表明氮墨，涂層是非常合適的。為獲得最佳結(jié)果吐葵，奧氏體不銹鋼(材料牌號為1.4301)是在一臺穩(wěn)固的立式銑床上進(jìn)行切削的规揪。該銑床主軸驅(qū)動電機(jī)功率為22kW，銑削時以較小壓力從外部供給冷卻潤滑液温峭。

首先妥抬，必須保證可靠排屑。排屑是借助一套壓縮空氣噴射裝置直接完成的芍惦。允許的最大切削速度V_c和刀具進(jìn)給量蔓摇，受限于由機(jī)床、工件固鹏、工件夾緊機(jī)構(gòu)和刀具組成的系統(tǒng)的剛度崩绑。甚至，稍稍增大切削速度就會觸發(fā)顯著的振動鹰个。結(jié)果寂疏，使刀刃在瞬間遭到破裂。采用槽銑刀時(左圖)骏拱，刀具持續(xù)時間可達(dá)40～60min(下圖)忱徙。由圖可知，從磨損的觀點(diǎn)看难圣，TiAlN涂層刀具的效果最佳缭慈。至于工件的表面質(zhì)量，不同涂層間無任何差別凹蜂。該試驗結(jié)果馍驯，在后來的實際加工中得到證實(表1，B)玛痊。

GGV-40鑄鐵制發(fā)動機(jī)缸體的加工

雖然現(xiàn)有的GGV鑄鐵已經(jīng)問世多時。但因其始終如一的可再現(xiàn)特性，直到最近才能加工擂煞。與灰鑄鐵(GGL)相比混弥，它具有較高的強(qiáng)度和彈性模量；與球墨鑄鐵(GGG)相比对省，它更耐溫度波動和具有更好的澆鑄性能和阻尼性能蝗拿。這些有利的性能的結(jié)合，使GGV鑄鐵特別適合用作制造發(fā)動機(jī)缸體的材料蒿涎。但加工時由于刀具磨損嚴(yán)重哀托，至今，切削加工仍是一個難題劳秋。在慣用的切削速度下仓手，刀具耐用度比切削普通鑄鐵下降30％～50％。由于加工條件和切削參數(shù)由自動線給出玻淑，因而董纺，提出了是否采用特殊刀具幾何形狀、細(xì)晶粒硬合金和特殊耐磨涂層組合的問題宫氛，以使耐用度得以提高吆律。

試切是用45°SD12R面銑刀(表1，C间渐、D)妈务，在Maho 800H型加工中心上進(jìn)行的。

表面粗糙度和表面質(zhì)量符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)东哀。在進(jìn)行了八次粗銑和兩道精銑后钓宗，刀具的磨損仍不明顯。與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾刀片相比知援，這種銳刃涂層刀片切削得相當(dāng)好次瓣，且整個切削過程幾乎寂靜無聲。大流量冷卻液用于沖走切屑和穩(wěn)定系統(tǒng)的溫度星自。這說明硬質(zhì)合金在目前是合用的憾擒，它特別適用于冷卻輔助切削。

干切削

干式切削免去了冷卻塑崖、潤滑和由冷卻液沖走切屑的主要功能七冲。因而，這種切削方式不能用來吸收切削時產(chǎn)生的那部分熱量规婆。盡管如此澜躺，所提供的合適的切削材料、涂層抒蚜、刀具幾何形狀和工藝參數(shù)均經(jīng)過預(yù)選確定掘鄙，干切削是可行的耘戚。出于健康方面的原因以及燃燒和爆炸的危險，無論如何操漠，應(yīng)注意抽走因干切削所產(chǎn)生的微細(xì)屑末收津。

如今，已有適用于做刀具材料的硬質(zhì)合金浊伙。采用機(jī)夾刀片的刀具幾何形狀在刀具的選擇中起著重要的作用撞秋。刀具涂層也極為重要。它必須能實現(xiàn)兩個功能：其一嚣鄙，它在刀具與工件之間起一個熱壁壘的作用吻贿，從而減小作用于刀具基體上的熱應(yīng)力；同時幔时，它起一種固體潤滑劑的作用萎丘，以減小摩擦和切屑的附著。理想的涂層應(yīng)能阻礙這類磨損舍屠，不致?lián)p壞刀具美怪，且延續(xù)的時間要盡可能地長。目前胸牲，TiAlN涂層便是其中一種能滿足這些要求的高性能涂層蒸咏。

銑削導(dǎo)柱

由于所需切削力和發(fā)熱量有限，采用干切削加工導(dǎo)柱并不困難蝉蛙。不管長度如何悬坎，被加工工件都會產(chǎn)生少量變形。但由于所用的切削力異常地小傅笨，所造成的變形也很小伸义。結(jié)果，加工時間明顯縮短篮啦。干切削時胯恤，必須切記，不管采用何種刀具涂層绰姻，加工過程中產(chǎn)生的熱量枉侧，總有一部分會傳到刀具上，并再經(jīng)刀具傳到刀具主軸狂芋，尤其是在工件特別長或延長加工時間的情況下榨馁。

導(dǎo)柱(用St52-3制成)上的槽，是采用45°SD12R面銑刀銑削的帜矾。銑刀上裝有SDFT 1204 AEFN機(jī)夾刀片(參見表2翼虫，A)。鑒于這些刀片刀刃的耐用度超過40min屡萤，因而珍剑，不用換刀掸宛，便可加工10個以上的工件。在此情況下次慢，最大金屬切除率達(dá)到315cm³/min旁涤。平面銑削是使用90°AP 16R面銑刀進(jìn)行的翔曲，銑刀上裝有APFT 1604PDR刀片(參見表2迫像，B)。

銑削多位夾具

該工件由工具鋼(材料牌號：1.2312)制成误即，平面加工由銑削完成薇兆，槽部挖空且將角銑至90°⊥币福基于這些情況肯矾，考慮采用干切削。這不僅可保證順利地排屑绊寞，而且能不太困難地實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的加工界赦。壓縮空氣用于輔助排屑，尤其是在銑削槽部和角部時条赚。采用這種方法可防止切屑回落到切削區(qū)焰箩。每個刀刃的耐用度為45～60min(參見表2，C～E)递思。

表2　干切削的切削用量
	刀具							切削用量
	材料	工序	面銑刀	刀具直徑 mm	齒數(shù)	刀片	刀片材料	每齒進(jìn) 給fz	切削速度 V_c m/min	進(jìn)給量 V_f mm/min	切深 a_P mm	切寬 a_B mm
A	St52-3	槽銑	Alesa 45°SD 12R	50	4	SDFT 1204 AEFN	硬合金 MG-20 TiAIN(單層)	0.25	260	1400	2.0	50
B	St52-3	平面銑	Alesa 90°SD 16R	50	4	APFT 1604 PDR	硬合金 MG-20 TiAIN(單層)	0.1	260	640	3.5	17
C	工具鋼 1.2312	平面銑	Alesa 45°SD 12R	100	7	SDFT 1204 AEFN	硬合金 MG-20 TiAIN(單層)	0.084	150	280	5	75
D	工具鋼 1.2312	擴(kuò)孔	Alesa 45°SD 12R	50	4	SDFT 1204 AEFN	硬合金 MG-20 TiAIN(單層)	0.084	150	320	5×3	50
E	工具鋼1.2312	開槽銑	Alesa 90°AP 16R	50	4	SDFT 1604 PDR	硬合金 MG-20 TiAIN(單層)	0.06	140	214	15	1

銑削淬硬金屬

與干切削一樣影晋，使用幾何形狀確定的刀具加工淬硬零件，在金屬去除加工領(lǐng)域是一種突破性的工藝技術(shù)毕删。它特別適用于大量生產(chǎn)镜会。目前，硬化零件的加工程序通常的安排是终抽，加工成形后便進(jìn)行熱處理戳表，以磨削作為最后工序。淬硬金屬切削的優(yōu)點(diǎn)在于昼伴，淘汰了金屬工件在未淬硬狀態(tài)下的成形加工匾旭。這是由“接近純粹形狀”技術(shù)支持的。淬硬零件的最后成形亩码，是用一種專用刀具直接完成的季率。因此，可明顯地縮短工件的傳送和切削時間描沟。另一個優(yōu)點(diǎn)是可加工出具有很高表面質(zhì)量的工件飒泻。

這種技術(shù)的出現(xiàn)是基于：新的制造概念和機(jī)床設(shè)計；高溫硬質(zhì)切削材料的出現(xiàn)和涂層技術(shù)的發(fā)展吏廉，另外還包括低導(dǎo)熱性和高耐熱泞遗、耐化學(xué)性技術(shù)的發(fā)展惰许。

只有在能量轉(zhuǎn)換點(diǎn)產(chǎn)生的高溫，使材料軟化史辙，硬金屬的加工才是可行的胜玖。適用作切削材料的有CBN(立方氮化硼)、陶瓷和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鹏愚。成功地進(jìn)行加工的先決條件竿疫，是正確地選擇切削速度、進(jìn)給量和切削深度等加工參數(shù)味羡。由于作用于刀具上的應(yīng)力載荷相當(dāng)高胃争，因而這些參數(shù)要小于切削未淬硬金屬的參數(shù)，特別是切削深度院蜘。這樣能達(dá)到的金屬去除率也相對較低所讶。確保淬硬工件邊緣的金屬組織不會在切削過程中遭到破壞也是很重要的。這在刀具鋒利時進(jìn)行切削加工是能實現(xiàn)的纳傍，但隨著刀刃的磨損妄温，邊緣區(qū)域可能會受影響。

銑削導(dǎo)軌

銑削導(dǎo)軌時拧亡，工件(參見左圖)局部表面淬硬至60～62HRC瓷莽。對于曲面以及從淬硬材料與未淬硬材料的過渡區(qū)，采用間斷加工法秸谢。加工該工件型面的外輪廓相當(dāng)困難凛澎。加工是在驅(qū)動電機(jī)額定功率為10kW的加工中心上進(jìn)行的。

銑削時所用銑刀為90°AP16R面銑刀估蹄，其直徑為80mm塑煎，6齒，用裝有帶TiAlN涂層的硬質(zhì)合金APFT 1604 PDR刀片臭蚁，刀片前角為18°最铁。所用切削速度200m/min，進(jìn)給量100mm/min垮兑，切削寬度48mm冷尉，分三個工步，每工步切深2.5mm系枪，每齒進(jìn)給量為0.02mm雀哨。刀具可穩(wěn)定地加工50多個工件。具有標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的刀具不能加工淬硬金屬私爷。

充分合作

將來雾棺，為能經(jīng)濟(jì)地完成金屬去除工作，需要用戶與刀具痒仇、機(jī)床及涂層制造廠商密切合作然那。在制造環(huán)境方面邀敲，刀具制造廠商的作用將從單獨(dú)供貨商變?yōu)樵诤艽蟪潭壬瞎矒?dān)生產(chǎn)責(zé)任的協(xié)作者。他將不僅管理刀具后勤和與生產(chǎn)過程有關(guān)的服務(wù)涝沈，而且需要提供優(yōu)化加工參數(shù)的技術(shù)支持珍媚。用戶期待著新的技術(shù)，以保證其產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求并能確保加工的可靠性侍醇。當(dāng)然尼布，在每個決策階段，成本效益仍起著決定性的作用蝉橘。

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刀具涂層銑刀潤滑加工

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