目前,各種難加工材料如淬硬鋼、超硬燒結(jié)金屬、耐熱超級(jí)合金、雙金屬材料等已日益廣泛地應(yīng)用于工業(yè)零件的制造。雖然用此類材料制造的零件可獲得優(yōu)異的使用性能,但同時(shí)也帶來了一個(gè)難題:如何以合理的每件加工成本實(shí)現(xiàn)零件的最終成形加工。值得慶幸的是,如今刀具供應(yīng)商已成功開發(fā)出了各種用于銑削、車削加工難加工材料的新型切削刀片,如涂層硬質(zhì)合金刀片、金屬陶瓷刀片、CBN刀片、PCD刀片等。這些新型材料刀片采用了特殊的幾何形狀和表面涂層,具有優(yōu)異的耐磨損性能,并可承受加工過程中的機(jī)械沖擊和熱沖擊。但是,如何在生產(chǎn)中合理、有效地使用這些切削刀片,還需要與掌握專業(yè)知識(shí)的刀具供應(yīng)商密切配合。
*<ILSZ +\x}1bNS%j 由于切削刀片的成本相對(duì)較低(一般硬質(zhì)合金刀片的成本僅占加工總成本的3%,CBN刀片占加工總成本的5%~6%),因此,為節(jié)約加工成本而一味選用較便宜的刀片實(shí)際上可能并不劃算。新型材料刀片雖然價(jià)格較貴,但可以縮短加工時(shí)間,延長(zhǎng)刀具壽命,提高產(chǎn)品質(zhì)量,因此可能具有更好的經(jīng)濟(jì)性。
U[O7}Nsb" ~ugyUpY" 另一方面,脫離實(shí)際加工需要而盲目選用新型材料刀片,也可能增大加工成本(CBN刀片的價(jià)格可達(dá)硬質(zhì)合金刀片的8~10倍)。此外,使用新型材料刀片時(shí),如采用不正確的切削速度和進(jìn)給率,也會(huì)影響工件加工質(zhì)量和刀具使用壽命。因此,選用難加工材料切削刀片時(shí)需要正確評(píng)估加工的經(jīng)濟(jì)性和綜合考慮整個(gè)加工工藝過程。
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3D-VePM=` CBN刀片經(jīng)過了強(qiáng)化和鈍化處理,在切削硬度>50HRC的工件材料時(shí)可有效避免崩刃現(xiàn)象
XXg~eu? 'wA4yJ< 加工經(jīng)濟(jì)性的綜合權(quán)衡
s}lp^Uh= HVz|*?&6 選擇切削刀片時(shí),需要對(duì)整個(gè)加工任務(wù)進(jìn)行評(píng)估。在可以滿足工件尺寸精度和表面光潔度要求,并考慮了加工時(shí)間和刀片更換的前提下,選用價(jià)格相對(duì)較低的硬質(zhì)合金刀片可以實(shí)現(xiàn)較好的加工經(jīng)濟(jì)性。通過準(zhǔn)確了解和綜合權(quán)衡生產(chǎn)批量、加工時(shí)間和刀片性能,就能合理選用切削刀片,達(dá)到提高生產(chǎn)率的加工效果。
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myOdf'= 以銑削加工材質(zhì)為燒結(jié)碳化鈦的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片為例,當(dāng)工件批量較小時(shí),選用涂層硬質(zhì)合金刀片也可獲得較好的加工效果。在35m/min的切削速度下,硬質(zhì)合金刀片的切削刃壽命僅為5~10分鐘,而大批量加工難加工材料工件的合理刀片壽命一般要求達(dá)到15~30分鐘。在小批量加工中,較短的刀片壽命和較頻繁的更換刀片對(duì)生產(chǎn)率的影響并不明顯;但在大批量滿負(fù)荷加工中,較長(zhǎng)的刀片壽命對(duì)于減少換刀輔助時(shí)間、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高機(jī)床利用率和生產(chǎn)能力則具有至關(guān)重要的意義。因此,當(dāng)渦輪機(jī)葉片的加工批量較大時(shí),選用硬度更高、價(jià)格較貴的CBN刀片可能更為合理。
yPoa04!{= =3;~7bYO 為了充分發(fā)揮先進(jìn)材料刀片的切削性能,還需要選用正確的進(jìn)給率和切削速度。以Sandvik Coromant公司的CBN刀片為例,該刀片的切削刃經(jīng)過了強(qiáng)化和鈍化處理,在切削硬度>50HRC的工件材料時(shí)可有效避免崩刃現(xiàn)象。盡管CBN刀片韌性極佳,但對(duì)切削參數(shù)的選取仍十分嚴(yán)格,如所選切削速度高于或低于理想值的10%,則可能大大降低刀片的切削性能。
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'x 為了實(shí)施難加工材料的切削加工,可考慮向?qū)I(yè)刀具供應(yīng)商尋求技術(shù)支持,刀具供應(yīng)商可基于其它相同的加工實(shí)例提供合理的解決方案。在需要進(jìn)行切削試驗(yàn)時(shí),通?刹捎迷囧e(cuò)(trial-and-error)方式,即首先用硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行切削,然后換用新型材料刀片進(jìn)行對(duì)比切削,比較不同刀片的加工效果。采用先進(jìn)的刀片形狀、高剛性刀柄和優(yōu)化加工程序,通?墒箖r(jià)格較低的硬質(zhì)合金刀片適合于難加工材料的切削。是否需要換用新型材料刀片,則應(yīng)根據(jù)具體的加工任務(wù)及加工條件而定。對(duì)于同一大類的難加工材料,通常在切削刀片的選用上具有一定共性。
BHf7\+Ul ^wlo;.8Y 淬硬鋼的切削加工
jaL# B8`!A 目前,許多合金鋼工件對(duì)硬度的要求越來越高。過去,工具鋼的應(yīng)用硬度通常為45HRC,而現(xiàn)在模具工業(yè)使用的工具鋼已普遍要求淬硬到63HRC。為了避免熱處理變形,需要對(duì)一些過去只能在熱處理之前進(jìn)行切削加工的模具實(shí)施完全淬硬狀態(tài)下的精密銑削加工。在銑削完全淬硬鋼時(shí),產(chǎn)生的切削熱和切削壓力可能引起切削刀片的塑性變形并使刀片迅速失效。如銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達(dá)90HRC)時(shí),普通的涂層硬質(zhì)合金刀片將發(fā)生后刀面快速磨損。
_ SJFuv/ 0bfJD'^9RP 銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達(dá)90HRC)時(shí),
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