现代切削工作对刀具的要求解析
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金属切削的安全要求都有哪些金属切削是制造业中常见的一项重要工艺,为确保工人身体安全及设备正常运行,必须严格遵守一系列安全要求。
接下来,我将讨论金属切削的安全要求,以确保工人的身体安全和设备的正常运行。
安全要求之前的准备在开展安全切削之前,操作者必须提前做好以下准备工作:•佩戴安全装备:切削操作需要佩戴必要的安全装备,如安全眼镜、耳罩、口罩等。
以确保员工在操作过程中不会受到眼睛、呼吸系统等方面的伤害;•检查设备:操作者需要对切削机床和其它相关设备进行检查和修理,以确保设备本身的安全性;•清洗工作区域:在切割之前,工作区域必须进行清理和准备。
确保该区域内没有人员或其它障碍物,并且没有可能影响切削作业的杂物或清洗液;•选择正确的刀具:根据切削物料的硬度、大小及形状等因素,必须选择恰当的刀具。
安全要求之切削过程中在切割过程中,操作员必须根据不同的环境和材料特性,持续检查和更新安全防护,以避免危险。
•调整刀具:设定好正确的切削深度和进给速度。
•定期检查并更换刀具:定期检查刀具的磨耗和状态,及时更换磨损过度或已经损坏的刀具,避免因刀具损坏导致操作人员受到意外伤害。
•避免人工保持工件:尽可能安装夹具,以避免操作人员的身体接触切削设备或工件;•稳固切割物料:稳固地夹住工件,以确保在切割的过程中,工件不会发生意外的移位;•切割合理位置:切割时应避免过长、过宽和过高的材料,以确保操作员的安全。
安全要求之切削后切削工作结束后,操作员必须检查材料和设备并做出下列安全防护措施。
•清理工具和设备:在切割结束后,需要对工具和设备进行清理和维护以确保设备的完整性和长期使用寿命;•保持工作环境清洁:清理工作区域并清除剩余的材料和废料,以便下一次操作时能够更为快捷、安全地进行操作;•安全地储存设备和材料:将设备和材料安全地存储以防止对人身和财产造成伤害。
应确保储存条件适宜且具有良好的防护能力;•分离和分类废料:将材料残留物和废料分类和存储,避免材料污染环境或引发事故。
数控机床选用合适加工刀具的建议数控机床是现代制造业中广泛应用的一种关键设备,它的高效性和精度要求对加工刀具的选用提出了更高的要求。
正确选择合适的加工刀具可以提高生产效率、提高产品质量,并降低生产成本。
本文将就数控机床选用合适加工刀具的建议进行探讨。
首先,需要根据具体加工任务的要求来确定所需的加工刀具。
不同的加工任务对加工刀具的要求各有不同,如钻孔、镗孔、铣削、车削等。
因此,在选用加工刀具之前,我们需要明确加工任务的类型、材料和尺寸等信息。
比如对于切削工序,需要根据被切材料的硬度、粘附性和切削深度等因素来选择合适的刀具。
其次,需要考虑加工刀具的工艺参数。
工艺参数包括切削速度、进给速度和切削深度等,这些参数对于加工结果起到至关重要的作用。
合理的工艺参数可以提高切削效率,减少切削力,同时也可以提高切削表面的质量。
因此,在选用加工刀具时,需要根据具体的工艺参数来选择刀具的刀片材料、刃角以及刀具的涂层等因素。
此外,还需考虑加工刀具的耐用性和生命周期成本。
数控机床通常是长时间运行的,因此需要选择具有较高耐磨性和稳定性的加工刀具,以延长刀具的寿命和减少更换频率。
同时,生命周期成本也是一个重要的考虑因素,我们需要综合考虑刀具的购买成本、刃磨和再涂层的成本等因素,以选择性价比较高的加工刀具。
此外,还需考虑数控机床的刀座和刀具的匹配性。
数控机床的刀座与刀具直接相关,其稳定性和精度对加工结果有着重要影响。
因此,在选用加工刀具时,需要确保刀具与刀座的匹配性,并进行必要的调整和校正。
最后,需要考虑加工刀具供应商的信誉和服务。
一个可靠的供应商可以提供高品质的加工刀具,并提供技术支持和售后服务。
我们应该选择那些有着良好信誉的供应商,并与他们建立长期的合作关系,以确保能够及时获取到合适的加工刀具。
综上所述,正确选择合适的加工刀具对于数控机床的运行效率和加工质量具有重要影响。
在选择加工刀具时,我们需要考虑具体加工任务的要求,工艺参数,耐用性和生命周期成本,刀座和刀具的匹配性,以及供应商的信誉和服务等因素。
3.1数控加工对刀具的要求3.1.1 数控刀具在数控加工中的地位和作用刀具技术和机床技术相结合,工件材料技术与刀具材料技术交替进展,成为切削技术不断向前发展的历史规律,对推动切削技术的发展起着决定性作用。
机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。
在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中,刀具是最活跃的因素。
刀具切削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构。
切削加工生产率和刀具寿命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等,在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及其的合理选择。
随着作为切削加工最基本要素的刀具材料迅速发展。
各种新型刀具材料,其物理力学性能和切削加工性能都有了很大的提高,应用范围也不断扩大。
开发出了许多新型刀具材料的刀具,如聚晶金刚石刀具(PCD)、聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)、CVD金刚石刀具、纳米复合刀具、纳米涂层刀具、晶须增韧陶瓷刀具、超细晶粒硬质合金刀具、TiC(N)基硬质合金刀具、粉末冶金高速钢刀具等。
先进的数控机床加工设备只有与高性能的数控刀具相配合,才能发挥其应有的效能,取得良好的经济效益。
数控刀具是指与这些先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称,是数控机床不可缺少的关键配套产品,数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。
表3-1-1为传统刀具与现代数控刀具的比较。
表3-1-1 传统刀具与现代数控刀具的比较数控刀具的重要性主要表现在以下几方面:(1) 数控刀具的性能和质量直接影响到数控机床生产效率的高低、加工质量的好坏和经济效益。
数控加工机床生产效率的高低、被加工工件质量的好坏以及生产成本,在很大程度上取决于数控刀具材料及其刀具结构的合理选择。
(2) 数控刀具不仅为先进制造业提供了高效、高性能的切削刀具,而且还由此开发出了许多新的加工工艺,成为当前先进制造技术发展的重要组成部分和显著特征之一。
(3) 数控刀具具有“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点,广泛应用于高速切削、精密和超精密加工、干切削、硬切削和难加工材料的加工等先进制造技术领域,可提高加工效率、加工精度和加工表面质量。
常用刀具的切削参数1.钻头:钻头是一种旋转式刀具,通常用于在硬材料上钻孔。
切削速度是指钻头每分钟旋转圈数,一般以转/分钟(RPM)为单位。
切削速度的选择将受到材料类型和钻头直径的影响。
对于大型孔径和脆性材料,较低的切削速度可能更合适。
进给量是指每转刀具在轴向(沿钻孔方向)上移动的距离。
进给量的选择将受到钻头直径和材料类型的影响。
较大直径的钻头可能需要较大的进给量。
切削深度是指钻头在一次进给中的轴向深度。
如果切削深度太大,可能会导致钻头断裂或切削不洁净。
切削深度的选择还将受到材料类型和钻头直径的影响。
2.铣刀:铣刀是一种回转和前进运动刀具,常用于平面加工、开槽和切割。
切削速度是指铣刀每分钟旋转圈数,同样以转/分钟(RPM)为单位。
切削速度的选择将受到材料类型、铣刀材料和刀具直径的影响。
进给量是指铣刀在工件表面上移动的距离。
较大的进给量将导致更高的切削速度,但也可能影响切削表面的质量。
切削深度是指铣刀在一次运动中与工件表面的最大距离。
切削深度的选择将受到材料类型和铣刀直径的影响。
3.车刀:车刀是一种在工件上进行旋转切削的刀具,常用于车削和车削加工。
切削速度是指车刀每分钟旋转圈数,仍然以转/分钟(RPM)为单位。
切削速度的选择将受到材料类型、车刀材料和刀具直径的影响。
进给量是指车刀在工件上移动的距离。
较大的进给量可以提高生产效率,但也可能影响切削表面的质量。
切削深度是指车刀与工件表面的最大距离。
切削深度的选择将受到材料类型和车刀直径的影响。
4.锯片:锯片是一种用于切割材料的刀具,常用于金属、木材和塑料加工。
切削速度是指锯片每分钟旋转圈数,仍然以转/分钟(RPM)为单位。
切削速度的选择将受到材料类型、锯片材料和刀具直径的影响。
进给量是指锯片在工件上移动的距离。
较大的进给量可以提高切割速度,但也可能导致切割表面质量的下降。
切削深度是指锯片与工件表面的最大距离。
切削深度的选择通常由锯片的直径和材料类型确定。
机床加工过程中的刀具管理与维护在机床加工过程中,刀具是至关重要的工具之一。
良好的刀具管理与维护可以有效地提高机床的加工质量和效率,延长刀具的使用寿命。
本文将介绍一些刀具管理与维护的方法和技巧。
一、刀具管理刀具管理包括采购、入库、领用、使用、保养和报废等环节。
合理的刀具管理可以确保刀具的准时供应和高效利用。
1. 采购:在采购刀具时,应根据加工需求选择合适的刀具类型和规格。
同时,要选择信誉好、质量可靠的供应商,以确保刀具的品质。
2. 入库与领用:刀具入库时,应对其进行严格的检验,确保刀具符合要求。
在领用刀具时,要做好详细的记录,包括刀具型号、数量和领用人员等信息,以便于刀具的使用和追溯。
3. 使用:在使用刀具时,操作人员应该熟悉刀具的使用规范和安全操作要求。
刀具应根据加工要求选择合适的切削参数,避免过度切削或切削不足,从而降低刀具的磨损和损坏。
4. 保养:定期对刀具进行保养是提高其使用寿命的关键。
刀具保养包括清洁、润滑和修复等方面。
清洁时要使用适当的清洁剂,彻底清除刀具表面的切屑和油污。
润滑时要使用专用的润滑剂,以减少刀具与工件之间的摩擦和磨损。
修复方面,可以选择刀具磨削或更换磨损部件等方法进行。
5. 报废:当刀具严重磨损或者无法修复时,应及时进行报废处理。
报废前要对刀具进行检测和评估,以确定是否可以进行再利用或回收。
二、刀具维护刀具维护是刀具管理工作的重要组成部分。
通过合理的维护措施,可以延长刀具的使用寿命,提高加工质量和效率。
1. 定期检查:对刀具进行定期的检查,及时发现和排除潜在故障和问题。
检查内容包括刀具的磨损程度、刃口状态、夹持方式、刀柄紧固情况等。
2. 高效切削润滑:在切削过程中,刀具与工件之间的摩擦和热量会导致刀具磨损和工件表面质量下降。
因此,要选择适当的切削润滑剂,保持切削面的润滑和冷却,减少热量的积聚和刀具的磨损。
3. 及时更换磨损部件:刀具在使用过程中,由于切削力的作用,容易出现磨损或损坏。
对刀具切削部分材料的基本要求刀具作为机械加工中不可或缺的工具,其切削部分材料的选择对于加工质量和效率起着重要的作用。
刀具切削部分材料的基本要求包括硬度、韧性、热稳定性和耐磨性等方面。
硬度是刀具切削部分材料的重要指标之一。
刀具在切削过程中需要承受较大的力和磨损,因此材料的硬度要足够高,能够提供足够的硬度,以保持刀具的尖锐度和耐磨性。
常见的刀具切削部分材料有高速钢和硬质合金等,这些材料都具有较高的硬度,能够在切削过程中保持较长时间的尖锐度。
韧性也是刀具切削部分材料的重要性能之一。
刀具在切削过程中往往需要承受较大的冲击载荷,因此材料的韧性要足够高,能够抵抗冲击载荷的作用,防止刀具断裂。
一些高速钢和硬质合金等材料具有较高的韧性,能够在切削过程中保持较好的稳定性。
刀具切削部分材料还需要具备较好的热稳定性。
在切削过程中,刀具会因为摩擦和剪切而产生较高的温度,如果材料的热稳定性不好,容易导致刀具变软、变形甚至断裂。
因此,刀具切削部分材料要求具有较好的热导性和热稳定性,能够快速散热,保持刀具的稳定性。
耐磨性也是刀具切削部分材料的重要性能指标。
切削过程中,刀具与工件之间的摩擦和剪切会产生较大的磨损,如果材料的耐磨性不好,刀具很快就会失去切削能力。
因此,刀具切削部分材料要求具有较好的耐磨性,能够在切削过程中保持较长时间的切削能力。
刀具切削部分材料的基本要求包括硬度、韧性、热稳定性和耐磨性等方面。
这些要求是为了保证刀具在切削过程中能够保持较长时间的尖锐度、稳定性和切削能力,从而提高加工质量和效率。
在选择刀具切削部分材料时,需要根据具体的加工要求和材料特性进行合理选择,以满足不同加工条件下的需要。
刀工技术刀工的意义及基本要求刀工技术是一种重要的机械加工技术,它在工业制造和生产中扮演着重要的角色。
刀工技术的主要任务是通过刀具对材料进行加工,以达到所需的形状和尺寸。
刀工技术的意义主要体现在以下几个方面:1.高精度加工:刀工技术能够实现对材料的高精度加工,以满足不同行业的需求。
例如,航空航天行业对零件的精度要求非常高,刀工技术能够提供高精度的加工,以确保零件的质量和可靠性。
2.多样化加工:刀工技术可以应用于各种不同材料的加工,如金属、塑料、陶瓷等。
同时,它也适用于不同形状和尺寸的材料加工,可以实现从简单的平面加工到复杂的曲面加工。
3.高效率生产:刀工技术能够提高生产效率,降低生产成本。
通过合理选择刀具和加工方案,可以实现材料的快速加工,减少生产周期。
刀工技术的基本要求主要包括以下几方面:1.刀具选择:根据加工材料的性质和形状要求,选择合适的刀具。
刀具的硬度、耐磨性和刃具的形状等都会直接影响加工效果。
2.加工参数:包括切削速度、进给量和切削深度等。
合理的加工参数可以提高加工效率,同时确保加工质量。
3.加工技巧:刀工技术对加工人员的经验和技巧要求较高。
加工人员需要具备良好的操作技巧和判断能力,以应对不同加工情况。
4.安全意识:刀工技术是一项危险性较高的工作,加工人员需要具备良好的安全意识,正确使用和保护刀具,避免事故的发生。
5.质量控制:刀工技术要求加工零件的精度和表面质量达到一定的要求。
加工人员需要对加工质量进行严格的控制和检测,确保零件的质量符合要求。
刀工技术在现代工业制造中具有重要的地位和作用,它不仅是生产过程中不可或缺的一环,也是提高生产效率和质量的重要手段。
只有不断提高刀工技术水平,才能适应不断变化的市场需求,实现更加高效、精确的生产。
刀具及切削参数选择在进行切削加工时,刀具及切削参数的选择是非常重要的。
刀具的选择取决于工件的材料、加工方式和所需的加工质量,而切削参数的选择则直接影响到切削效率、加工质量和工具寿命。
下面将详细介绍刀具及切削参数的选择要点。
首先,刀具的选择应根据工件的材料来确定。
不同材料的硬度、耐磨性和塑性等性质会对刀具的选择产生影响。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
高速钢刀具适用于切削低硬度的材料,如铸铁、铝等。
硬质合金刀具具有较好的耐磨性和硬度,适用于切削高硬度材料,如钢和钛合金等。
陶瓷刀具具有良好的高温硬度和耐磨性,适用于切削高硬度和高温材料。
其次,根据加工方式来选择刀具的类型。
常见的刀具类型有立铣刀、立铣刀、钻头、螺纹刀和车刀等。
立铣刀适用于平面和立面的铣削加工。
立铣刀适用于开槽和切割加工。
钻头适用于孔加工。
螺纹刀适用于螺纹加工。
车刀适用于车削加工。
再次,切削参数的选择要考虑切削效率、加工质量和刀具寿命的平衡。
常见的切削参数有切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度是刀具切削的线速度,影响切削热的产生和刀具寿命。
一般来说,当工件材料硬度较高时,切削速度应适当降低。
进给速度是工件在单位时间内移动的距离,影响切削力和加工质量。
一般来说,较高的进给速度可以提高切削效率,但过高的进给速度会增加切削力和工具磨损。
切削深度是刀具在每次切割时进入工件的距离,影响切削力和切削热的产生。
较大的切削深度可以提高切削效率,但会增加切削力和工具磨损。
此外,还应考虑冷却润滑剂的选择和使用。
合适的冷却润滑剂可以降低切削热的产生,减小工具磨损,提高加工质量。
综上所述,刀具及切削参数的选择需要考虑工件材料、加工方式和所需加工质量。
合理选择刀具类型和切削参数可以提高切削效率、加工质量和工具寿命。
在实际应用中,还需要根据具体情况进行调整和优化。
简述刀具材料的基本要求
刀具材料的基本要求是具备较高的硬度、耐磨性和强度。
具体来说,刀具材料需要满足以下要求:
1. 高硬度:刀具在切削过程中需要对工件表面施加较大的压力,同时具备较高的抗磨损能力。
高硬度的刀具材料可以有效抵抗磨损和塑性变形,延长刀具的使用寿命。
2. 耐磨性:刀具在切削过程中会与工件表面接触摩擦,容易产生磨损。
因此,刀具材料需要具备较好的耐磨性,减少刀具的磨损和形状变化。
3. 强度:刀具需要具备足够的强度和韧性,以抵抗切削过程中产生的高温和冲击力。
强度是指材料抵抗变形和断裂的能力,韧性则是指材料在受力时能够发生大形变而不断裂的能力。
4. 导热性能:切削过程中会产生大量的热量,如果刀具导热性能不好,可能导致刀具温度过高,影响切削质量和刀具使用寿命。
因此,刀具材料需要具备良好的导热性能,能够快速将热量分散和散发。
5. 化学稳定性:刀具材料需要具备良好的化学稳定性,能够抵抗与工件材料接触时可能发生的化学反应,避免产生氧化、腐蚀和化学变色等问题。
总之,刀具材料需要具备高硬度、耐磨性、强度、导热性能和化学稳定性等多方面的要求,以保证刀具在切削过程中的性能和寿命。
切削刀具方面的知识一、切削刀具的定义和分类切削刀具是用于将工件材料从工件上切削下来,形成所需形状和尺寸的工具。
根据其切削方式和结构特点,切削刀具可以分为以下几类:1. 铣削刀具铣削刀具用于在工件表面或孔内进行平面和曲面的切削加工。
根据其形状和功能,铣削刀具可分为平面铣刀、立铣刀、滚花刀、插铣刀等。
2. 钻削刀具钻削刀具主要用于加工圆孔,并具有良好的定位和导向作用。
常见的钻削刀具包括钻头、机用钻等。
3. 切削刀具切削刀具是进行大量金属切削加工的主要刀具。
常见的切削刀具有车刀、刨刀、镗刀等。
4. 攻丝刀具攻丝刀具用于在工件上切削内螺纹。
常用的攻丝刀具有攻丝刀、攻丝铣刀等。
二、切削刀具的材料和性能切削刀具的材料选择直接关系到其切削性能和工具寿命。
常见的切削刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。
不同材料具有不同的硬度、韧性和耐磨性,因此适用于不同的切削条件和工件材料。
1. 高速钢刀具高速钢刀具广泛应用于一般切削工作,具有较好的综合性能和经济性。
高速钢刀具具有良好的韧性和热稳定性,适用于较低切削速度和不太严苛的切削条件。
2. 硬质合金刀具硬质合金刀具因其硬度高、抗磨性好而被广泛应用于切削领域。
硬质合金刀具适用于高速切削和加工硬质工件的情况,具有较长的寿命和稳定的性能。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具具有优异的硬度和抗磨性能,适用于高速切削和切削硬质材料。
然而,陶瓷刀具的韧性较差,容易受到冲击和振动的破坏。
4. 超硬材料刀具超硬材料刀具主要包括金刚石和立方氮化硼刀具。
这些刀具具有极高的硬度和抗磨性,适用于高速加工和加工硬材料。
然而,其价格昂贵,应用较为有限。
三、刀具涂层技术的发展与应用刀具涂层技术是提高刀具使用寿命和切削性能的重要手段。
通过在刀具表面涂覆一层特殊的涂层,可以提高刀具的硬度、抗磨性和热稳定性。
常见的刀具涂层技术包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等。
1. 物理气相沉积技术物理气相沉积技术主要包括真空蒸发沉积、电弧离子镀和磁控溅射等。
现代切削工作对刀具的要求解析【摘要】随着数控机床和加工中心等高效设备应用的日渐普及,在航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、能源、模具等装备制造业的空前发展推动下,切削加工已迈入了一个以高速、高效和环保为标志的高速加工发展的新时期—现代切削技术阶段。
【关键词】高速加工;新材料;涂层工艺;结构;多功能;刀具寿命高速切削、干切削和硬切削作为当前切削技术的重要发展趋向,其重要地位和角色日益凸显。
对这些先进切削技术的应用,不仅令加工效率成倍提高,亦着实推动了产品开发和工艺创新的进程。
例如,精密模具硬质材料的型腔,采用高转速、小进给量和小吃深加工,既可获得很高的表面质量,又能够省却磨削、EDM 和手工抛光或减少相应工序的时间,从而缩短生产工艺流程,提高生产率。
过去一些企业制作复杂模具时,基本上都需要3~4个月才能交付使用,而现在采用高速切削加工後,半个月便可完成。
据调查,一般的工模具,有60%的机加工量可用高速加工工艺来实现。
高速加工时,不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能稳定地断屑和卷屑、还要能达成高精度,并能实现快换或自动更换等。
因此,对刀具材料、刀具结构、以及刀具的装夹都提出了更高要求。
对刀具材料的要求高速加工刀具最突出的要求是,既要有高的硬度和高温硬度,又要有足够的断裂韧性。
为此,须选用细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具材料—它们各有特点,适应的工件材料和切削速度范围也都不同。
例如,高速加工铝、镁、铜等有色金属件,主要采用PCD和CVD金刚石膜涂层刀具。
高速加工铸件、淬硬钢(50~67HRC)和冷硬铸铁主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。
1.硬质合金已迈入细晶粒超细晶粒阶段涂层硬质合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)虽其加工工件材料范围广,但抗氧化温度一般不高,所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范围内加工钢铁件。
对於Inconel718高温镍基合金可使用陶瓷和PCBN刀具。
据报道,加拿大学者用SiC晶须增韧陶瓷铣削Inconel718合金,推荐最佳的切削条件为:切削速度700m/min,吃深为1-2mm,每齿进给量为0.1-0.18mm/z。
目前,硬质合金已进入细晶粒(1-0.5μm)和超细晶粒(<0.5μm)的发展阶段,过去细晶粒多用於K类(WC+Co)硬质合金,近几年来P类(WC+TiC+Co)和M类(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬质合金也向晶粒细化方向发展。
以往,为提高硬质合金的韧性,通常是增加钴(Co)的含量,由此带来的硬度降低如今可以通过细化晶粒得到补偿,并使硬质合金的抗弯强度提高到4.3GPa,已达到并超过普通高速钢(HSS)的抗弯强度,改变了人们普遍认为P类硬质合金适於切钢、而K类硬质合金只适於加工铸铁和铝等有色金属的选材格局。
采用WC基的超细晶粒K类硬质合金,同样可加工各种钢料。
细晶粒硬质合金的另一个优点是刀具刃口锋利,尤其适於高速切削粘而韧的工件材料。
以日本不二越公司开发的AQUA麻花钻为例,其用细晶粒硬质合金制造,并涂覆耐热、耐摩擦的润滑涂层,在高速湿式加工结构钢和合金钢(SCM)时,切削速度200m/min,进给速度1600mm/min,加工效率提高了2.5倍,刀具寿命提高2倍;干式钻孔时,切削速度150m/min,进给速度1200mm/min。
2.涂层提升到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段现如今,涂层已进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段,新开发的TiCN、TiAlN多元超薄、超多层涂层(有的超薄膜涂层数可多达2000层,每层厚约1nm)与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型抗塑性变形的基体,在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层的耐磨性方面有了重大进展,全面提高了硬质合金的性能。
涂层刀具已成为现代切削刀具的标志,在刀具中的使用比例达到60%。
涂层硬质合金刀具的产品现已呈现品牌化、多样化和通用化的趋向。
例如,德国施耐尔(Schnell)公司用纳米技术推出的一种超长寿命LL涂层立铣刀,用其加工零件硬度超过70HRC淬硬模具钢材时,刀具寿命可延长2-3倍。
美国Kennametal公司推出的H7刀片系TiAlN涂层,专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢而设计。
而德国Guhring公司推出的商品名为“Fire”的孔加工刀具涂层,则是一种通用性的复合涂层—融汇有TiN、TiCN和TiAlN三种涂层,兼具这三种涂层材料的优点,既适用於干切削和硬切削,也适合普通切削。
其中,碳氮化钛(TiCN)材料通常作为刀具和可分度镶刀片的涂层。
采用纳米技术,使其涂层具有一层针状的表面结构。
其涂层的针状结构加强了与其外层氧化铝涂层的良好附着力,TiCN涂层可防止表面磨损,而氧化铝涂层则具有抗热的性能。
两者紧密地联系在一起,既增强了镶刀片的抗热强度,又提高了其耐磨性能。
可以使用户在切削加工中达到更高的切削速度,延长镶刀片的使用寿命。
特别值得强调的是,近几年发展起来的在硬质合金表面涂覆金刚石的技术,使硬质合金不仅在黑色金属领域,而且在有色金属领域中的切削效率获得了全面提高。
由此可知,硬质合金今後仍将是制作高速加工刀具的主要基体材料。
对刀具几何参数和断屑槽的要求1.几何参数高速切削和干切削时,刀具的主要失效原因是月牙洼磨损和刀尖处的热磨损。
这是由於刀具与切屑、以及刀具与工件接触区界面上温度较高所引起的。
因此,高速加工比普通切削加工时的刀具前角要取得稍大一些,以降低切削区温度,并在刃口上作出负倒棱。
为防止刀尖处热磨损,主副切削刃连接处应采用修圆刀尖或倒角刀尖,以增大刀尖角,加大刀尖附近刃区切削刃的长度和刀头材料的体积,以提高刀具刚性和减少切削刃破损的概率。
国外还开发了带正前角的螺旋形切削刃铣削刀片,使刀具有更合理的几何参数,刀片沿切削刃几乎有恒定不变的前角,背前角或侧前角可由负变正或由小变大,切削更加轻快平稳,使可转位面铣刀、立铣刀和槽铣刀的切削性能提高到一个新的水平,刀具寿命可提高50%-250%,切削效率提高30%-40%。
2.断屑槽型为能稳定地断屑和卷屑,刀片上须作出合适的断屑槽型。
目前,可转位刀片上三维曲面断屑槽型的设计和制造技术已较为成熟,针对不同的工件材料和不同的切削用量,业已开发出相应的通用断屑槽型系列。
如瑞典Sandvik公司推出的R、M和F等槽型系列(钢材粗加工、半精加工和精加工相应采用PR、PM和PF的槽型,切不锈钢时用MR、MM和MF的槽型,切铸件和有色金属用KR、KM和KF的槽型),以及以色列Iscar公司以“霸王刀”为典型的槽型设计都独树一帜。
这些刀片上断屑槽的断屑范围宽,适应性好。
它们都具有空间切削刃和曲面前刀面,切削刃上的法前角可调整为零度或负值,而工作前角为合适的正值,所以切削力小,刃口强度高,抗高速时的磨损能力强,预示着高速加工刀具刃形结构发展的方向。
开发与采用新型刀具,以适应现代切削技术需求近几年来,工具行业为汽车和摩托车、高速列车、航空航天和模具等行业开发的各种新型刀具,具有高效或创新工艺的特点,对推动这些行业加工技术的进步起到了重要作用。
这款双八面刃平面铣刀使用正前角刀片,刀片拥有16个切削刃。
刀片座采用创新设计的HSS定位销,无需对刀仪就能使刀盘的跳动量处於很低的水平,而且高硬度的HSS定位销(HRC65)能确保刀片座具有极长的使用寿命。
大修光刃(2mm)与极高精度结合的新型刀片设计使得轴向跳动量可达到最佳状态,故这种新型双八面刃铣刀帮助用户进一步缩短生产周期,并有效节约了成本。
DoubleOctomill双八面刃铣刀的硬镀层(HV700)并不仅仅体现出刀具的高质量,其还能起到保护刀具避免磨损的作用,同时防止切屑焊到刀体上。
该系列目前有三种不同齿距―正常齿距、疏齿和密齿,可为不同的机床和材料提供最优化的生产率。
针对不同的齿距采用不同的刀片锁紧解决方案,使加工操作更简易且更具安全性。
2.多功能刀具与特殊结构的刀具相继面世利用数控机床的柔性和多功能刀具发展组合加工是当前切削加工的一个显着特点。
显示了多功能车刀(Kennametal)的加工原理图,其可完成车外圆、端面和镗孔等工作。
日本三菱公司开发的OCTACOT多功能铣刀可安装八角形刀片或圆刀片,在加工中心上完成铣平面、沟槽、台阶、倒角、轮廓加工和斜面等多种加工。
例如Sandvik公司的CoroGrip夹头、日本NT公司的热缩夹头(适用转速可达70000r/min)和“零跳动夹头”(刀具的径向圆跳动≤2?m),以及CT?V-G铣刀夹头(最高转速可达30000r/min)等都是与刀具配套供应的。
为SCHUNK公司生产的三棱静压夹头,利用夹头本身的变形力来夹紧刀具,定位精度≤3μm。
该夹头在自由状态下其内孔为三棱形,三棱的内切圆直径小於要装夹的刀柄直径,利用一个液压加力装置,对夹头施加外力,使夹头变形,内孔变为圆孔,孔径略大於刀柄直径,此时插入刀柄,然後卸掉所加外力,内孔重新收缩成三棱形,对刀柄实行三点夹紧。
此夹头结构紧凑、对称、精度高,与热缩夹头比较,刀具装卸简单,其加力装置也比加热冷却装置简单。
为保证高速精密切削时的加工精度和可靠性,刀具装夹到机床主轴上之前须先进行动平衡,以确保加工系统的安全性。
Epb公司推出了一种内装动平衡机构的工具系统刀柄,可通过转动补偿环移动内部配重,补偿刀具的不平衡量,而补偿环上的刻度可指示调节量。
总之,我个人认为,为了满足现代切削工作的需求,研制出新的刀具材料,改进加工刀具刃形的结构,以至于开发出多功能又高效的新型刀具,已经刻不容缓了。
其中,我对刀具涂层有了一定的了解。
在合金切削加工中,应正确地选用刀具材料,注意刀具材料(包括其涂层)与工件材料的匹配。
因为常规涂层对提高刀具性能方面没有明显作用,必须得寻找新的涂层及涂层工艺。
参考文献:【1】数控机床的刀具选用梅孝勤2003.04【2】数控加工刀具技术的现状及未来发展趋势王瑚2006.03【3】合金表面涂层技术研究现状王东生黄因慧田宗军刘志东2007.11。