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哪些車刀適合高速加工

中國機械工業聯合會機經網  發布時間:2017-09-07 16:19:45  來源:互聯網


關鍵詞: 車刀    高速加工   

PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工。由PCBN刀具切削鑄鐵及淬硬鋼時刀具后刀面磨損與切削距離的關系可以看出:當切削速度超過一定限度后,切削速度越高,PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小,即高速切削下刀具的壽命反而高,這一特點尤其適合現代高速切削加工。

  PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工。由PCBN刀具切削鑄鐵及淬硬鋼時刀具后刀面磨損與切削距離的關系可以看出:當切削速度超過一定限度后,切削速度越高,PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小,即高速切削下刀具的壽命反而高,這一特點尤其適合現代高速切削加工。

  硬態切削加工技術的最佳刀具材料

  對淬硬件(硬度HRC55以上)的精加工,通常采用磨削加工方法來完成,然而隨著刀具材料發展及車床(尤其是數控車床)加工精度的提高,以硬態切削代替磨削來完成零件的最終加工已成為一個新的精加工途徑,這種以車代磨的工藝方法有以下優點:

  (1)可提高加工柔性,突破了砂輪磨削的限制,通過改變切削刃及走刀方式可以加工出幾何形狀各異的工件;

  (2)切削加工中的環保問題日益嚴峻,磨削加工產生的廢液和廢棄物越來越難以處理和清除,而且對人體有害,而硬態切削無須加冷卻液,意義重大;

  (3)切削效率高,加工時間短,設備投資費用小,可降低加工成本;

  (4)切除相同體積所消耗的能量僅為磨削的20%,因此產生的切削熱較少,加工表面不易引起燒傷和微小裂紋,易于保持工件表面性能的完整性;

  (5)同樣金屬去除率情況下,硬態切削較磨削節省能源。

  通常用于硬態切削的刀具材料有陶瓷、TiC涂層刀片及PCBN刀具材料,但要在較高速度(1000m/min以上)下進行硬態車削,PCBN是最佳刀具材料品種。如在汽車變速箱同步器套撥叉(材料為20CrMnTi,硬度為HRC58~62)加工采用以車代磨后,效率提高4倍以上,加工成本降低為原來磨削工藝的1/3~1/2。

  進行干切削加工工藝的理想刀具材料

  由于經濟與環保方面的原因,近幾年干切削加工方法已成為機械制造領域中的重點研究課題。我們首先來看一下濕切工藝由于使用切削液帶來的問題:

  (1)長期暴露在空氣中或切削加工中由切削熱造成的切削液霧狀揮發,容易污染環境、危害操作者健康,切削液中的硫、氯等添加劑危害更大,影響加工表面質量;

  (2)切削液的使用影響加工成本,據統計,切削液占生產成本的15%,而刀具費用僅占3%~4%;

  (3)切削液的滲漏、溢出會污染環境,易發生安全、質量事故;

  (4)切削液的傳輸、回收、過濾等裝置及其維護費用較高,增加了生產成本。

  由于以上原因,干切削加工工藝已在西方工業發達國家有了相當的應用。由美國Makino公司推薦的“紅月牙”(RedCrescent)干切工藝,既可以充分發揮刀具的切削性能,與濕切相比又能大大提高生產率。其機理是由于切削速度很高,產生的熱量聚集于刀具前部,使切削區附近材料達到紅熱狀態,屈服強度下降,進而達到提高切削效率的效果。采用紅月牙干切削工藝的前提條件是在較高切削溫度下,被切材料強度有明顯下降,變得易切削,而刀具材料的強度在同樣狀態下要有較好的紅硬性及熱穩定性,還要有較好的耐磨性和抗粘結性。

  適用于干切工藝的刀具材料有陶瓷、金屬陶瓷、涂層硬質合金及PCBN刀具材料等等,但就紅硬性和熱穩定性來說,PCBN材料是最適合干切工藝的刀具材料,且由于PCBN刀具材料具有上述優點,更適于高速條件下的干式切削加工,用PCBN刀具切削灰口鑄鐵干切削和濕切削兩種情況下的對比可以看出:PCBN在高速干切情況下,比濕切削具有更高的刀具壽命。

  適應于自動化加工及難加工材料加工

  PCBN刀具有很高的硬度及耐磨性,能在高切削速度下長時間地加工出高精度零件(尺寸分散性小),大大減少換刀次數和刀具磨損補償停機所花費的時間。因此,很適合于數控機床及自動化程度較高的加工設備,并且能使設備的高效能得到充分發揮。

  在難加工材料應用方面,PCBN刀具也顯示了其卓越的性能,如表面噴焊(涂)材料的加工,用其它材料刀具加工,刀具壽命極低,也無法采用磨削方法加工,而PCBN是惟一適合的刀具材料;又如,在石油電站設備中使用的高合金耐磨鑄鐵,采用PCBN刀具較硬質合金刀具提高切削效率4倍以上,單件刀具成本下降為原來的1/5。另外在硬質合金等燒結材料的切削加工方面,PCBN刀具也顯示了很好的切削性能。

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責任編輯:機經網編輯部 feng
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