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加工中心高速切削刀具材料的合理選用


日期:2009年11月10 來源:沈陽第一機床廠 關(guān)鍵字:加工中心
    一般而言,PCBN、陶瓷刀具、涂層刀具及金屬陶瓷刀具適合鋼鐵埤黑色金屬的高速加上:而PCD刀具適合對鋁、鎂,銅等有色余屆及其合會和非金屬材料的高速加工。下山對某些文獻十分散、零星的刀具材料選用的較詳細(xì)總結(jié),按被加工材料進行分類闡述,以滿足不同讀者的需求。
    (1)鍋臺金
    ①易切削鋁合金。該材料在航中航天工業(yè)應(yīng)用較多,適用的刀具有K10、K20、PCD,切削速度2000—•4000m/min,進給量3—12nVmin,刀具前角為12’一18‘、后角為10‘~18’,川傾角可達25’。
    ②鑄铞合金鑄鋁合金根據(jù)具si含量的小同,選用加工中心的刀具也不同,對Si含量小于12%的鑄鋁合金可采用K10、Si3N4刀具,當(dāng)si含量人r 12%時,叫采用PKD(人造金剛石)、PCD(聚晶金剛行)及CVD金剛石涂層刀只。對于Si含量16%•叫8%的過硅鋁合金,雖好采用PCD或CVD會剛石涂層刀具,具切削速度1100mhnin,進給量0125mm/r。
    (2)鑄鐵
    對鑄件的訓(xùn)削速度大于350m/min時,稱為高速加上。切削速度對/J具的選用有較人影響,當(dāng)訓(xùn)削速度低于750m/min時,可選用涂層硬質(zhì)合余、金屬陶瓷刀具;切削速度在510~2000mhnin叫,叫選用Si3N4陶瓷/J具;切削速度在2000~4500m/min時,叮使用CBN刀具。
    鑄件的金相組織劉高速切削刀具的選用有  定影響。加工以珠光體為主的鑄件,當(dāng)切削速煌大于500irdmin肘,刮使用CBN或Si3N4:勺以鐵索體為主時,由十?dāng)U散磨損的原因,使/J具磨損嚴(yán)重,個宜仗川CBN,而應(yīng)采用陶瓷刀具。例如,黏結(jié)相為金屬Co、晶粒尺’j平均為3pm、CBN加工中心付鞋山90%•95%的BZN6000/J片,在V=700rrffmin時,宜加千高鐵索體含量的/大鑄鐵;黏鈾利為陶瓷(AIN+AIB2)、品粒尺寸下均為10gm、CBN含量力90%~95%的Amborite川川,在加廠高珠光休含量的灰鑄鐵時,在切削速度小于1lOOm/rain時,伴隨切削速煌的增圳,/J具壽命咀增加,
    (3)普通鋼
    訓(xùn)削速度對鋼的表曲質(zhì)量有較大的影響,根據(jù)德國Darmstadt大學(xué)PTW所的研究,其最什印削速度為500~800m/min-剛V,涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具構(gòu)$:[,具十涂層硬質(zhì)個金山使用切削液。剛PVD涂層方法制作的TiN涂層刀具,加工中心其耐磨性能LkJ,JCVD徐層法制作的涂層刀具更好,岡為前者町以很好地保持川口形狀,使加千零什扯得較高的精度利表面質(zhì)量。
    金屬陶瓷刀兒尚日木川具心場的30%,以TiC—Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性好,們抗彎強度從寺熱性差.適于L刀削速度在400‘~800m/min的小進給量、小切深的精加12:Carboly公司用TiCN作為摹休,把結(jié)合劑,1吵飼客鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨性兩者結(jié)合起來;Kyocera公刊川TiN增加余屬陶瓷的韌性,其加下鋼或鑄鐵的切深町讓2~3mm。CBN叫用廠銑削牙行微量或不肯鐵素休組織的軸承鋼或淬硬鋼。
    (4)高硬度鋼
    高硬度鋼(40~70HRC)的高速切削可采用金加工中心屬陶瓷、陶瓷、TiC淙層硬質(zhì)合金、CBN刀具等。金屬陶瓷刮用基本成分為TiC撲添加TiN的金屬陶瓷,其硬度和斷裂韌性與砸質(zhì)合金大致相當(dāng),而導(dǎo)熱系數(shù)則不到硬質(zhì)合金的1/10,井具有優(yōu)異的耐氧化性、抗黏結(jié)性和耐磨性:
    另外其高溫下的機械性能奸,與鋼的親和力小,適合于中高速(200m/min左右)的模具鋼SKD加丁。金屬陶瓷尤其適合切槽加丁。采用陶瓷刀具可切削硬度達HRC63的工件材料,如進行:廠件淬火后再切削,可實現(xiàn)“以切代磨”。切削淬火硬度達48~58HRC的45號鋼時,切削速度可取150—180m/min,進給量O 3~0.4min/r,切深2~4mm。粒度llJm、TiC含量20%~30%的A1203—TiC陶瓷刀具,在刨削速度為lOOm/min左右時,可用于加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。當(dāng)切削速度大于1000m/min時,PCBN是最佳刀具,加工中心CBN含量人于90%的PCBN/J具適合加丁淬硬工具鋼(如55HRC的H13工具鋼)。
    (5)高溫鎳基合金
    Inconel 718鎳基合金是典型的難加工材料,具有較高的高溫強度、動態(tài)剪切強度,熱擴散系數(shù)較小,切削時易產(chǎn)生加工硬化,這將導(dǎo)致刀具切削區(qū)溫度升高和磨損速度加快,因此,高速切削該合金時,上要使用陶瓷和CBN刀具。
    碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷在切削速度100~300m/min時可獲得較長的刀具壽命,切削速度人于500m/rain時,添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小,而在100~300m/min時其缺口加工中心磨損較人。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel 718合金的加工。
    加拿大學(xué)者M.A.Elbestawi認(rèn)為,SiC晶須增強陶瓷加工lnconel 718的最佳切削條件為:切削速度700m/min,切深1—2mm,每齒進給量O.1一O.18mm*氮氧化硅鋁(Simon)陶瓷韌性很高,適合切削過固溶處理的lnconel718(45HRC)合金,而A1203—SiC晶須增強陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合各。
    (6)鈦合金(Ti6A16V2Sn)
    鈦合金強度高、沖擊韌性人,硬度稍低于Inconel 718,但共0n7—硬化非常嚴(yán)幣,故在切削加丁時易出現(xiàn)溫度高、刀具磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象。日本學(xué)者TKitagawa等經(jīng)過大量實驗得出,加工中心用直徑10mm的硬質(zhì)合金K10兩刃螺旋銑刀(螺旋角為30’)高速銑削鈦合金,可達到滿意的刀具壽命,切削速度可高達628mhnin,每齒進給量町取0.06~0.12mm,連續(xù)高速車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min。
    (7)復(fù)合材料
    航天用的先進復(fù)合材料(如Kevlar和石墨類復(fù)合材料),以前采用硬質(zhì)合金和PCD刀具加工,但因硬質(zhì)合金的切削速度受到限制,且在高溫900~C以上時PCD刀片與硬質(zhì)合金或高速鋼刀體焊接處會熔化,加工中心但是用陶瓷刀具則可實現(xiàn)300m/min左右的高速切削。
    (8)干切削用刀具
    適合干切削工藝的刀具材料有陶瓷、金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金及PCBN,就幻•硬性和熱穩(wěn)定性而言,PcBN刀具材料足最適合高速廠切:/-藝的,能獲得比濕切削更高的刀具壽命。

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