干式切削加工及所用刀具材料的选用 免费
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金属切削加工刀具材料的选择金属切削加工刀具分为:车刀、铣刀、刨刀、钻头等。
下面我们就针对这些做出说明。
(一)车刀车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。
车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。
车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。
车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面,刀尖角成。
车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。
机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹,并且刀柄可多次使用。
机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧,装可转位刀片的机械夹固式车刀。
刀刃用钝后可以转位继续使用,而且停车换刀时间短,因此取得了迅速发展。
车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。
它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γ S、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。
车刀几何参数的选择受多种因素影响,必须根据具体情况选取。
前角γo根据工件材料的成分和强度来选取,切削强度较高的材料时,应取较小的值。
例如,硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°~15°;在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°~-10°。
一般情况下后角取6°~10°。
主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,一般取30°~75°,刚性差时取较大的值,在车阶梯轴时,由于切削方式的需要取大于或等于90°。
刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。
刃倾角γ S则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。
车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。
最简单的是平面型,正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀,负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。
一、单选题【本题型共15道题】1.车间内部噪声控制措施为吸声降噪,对外环境影响主要采取( )和消音措施.A.声源降噪B.隔振C.隔音用户答案:[C]得分:3。
002.如果在建筑的西向布置遮阳,下列哪种形式减少辐射的效果最好()。
A.水平外遮阳B.水平内遮阳C.垂直外遮阳D.垂直内遮阳用户答案:[A] 得分:0。
003.以下哪项不属于常用表面工程再制造技术()。
A.表面镀层技术B.表面装饰技术C.表面覆层技术D.表面改性技术用户答案:[B] 得分:3。
004。
热交换技术利用的主要设备不包括().A.传统的换热器B.热管换热器C.余热锅炉D.压缩式热泵用户答案:[D] 得分:3.005。
精密锻造技术主要应用领域,不包括()。
A.批量生产的零件,如汽车、摩托车、兵器、通用机械上的一些零件,特别复杂的零件B.航空、航天工业的一些复杂形状零件,特别是一些难切削的复杂形状零件,难切削的高价材料零件C.高性能、轻量化结构零件D.批量生产的简单零件用户答案:[D] 得分:3.006。
中水原水系统是指收集、输送原水到中水处理设施的管道系统和一些附属构筑物。
根据中水原水水质,可分为合流集水系统和分流集水系统。
相比于合流集水系统,分流集水系统有如下哪个特点:( )A.原水水质差B.处理成本高C.处理工艺复杂D.需设置双排水管网用户答案:[D]得分:3.007。
高固体分涂料一次涂装可以获得的膜厚为:( )A.20—150μmB.30-150μmC.30—160μmD.40—160μm用户答案:[C] 得分:0。
008。
绿色锻造的范畴,不包括( ).A.节约能源B.节约材料C.节省人力D.稳定质量、提高效率、节省投资E.能耗高、污染大用户答案:[E] 得分:0。
009。
在内燃机、电机、空压机、风机以及各种液压泵等噪声强烈的车间,采用()是治理噪声的最有效措施。
A.隔声室B.隔声罩C.隔声屏用户答案:[A]得分:3.0010.( )是稀有金属,根据资料,全世界已查明的矿产储量仅有1.6万吨,是黄金储量的1/6,被称为”合金的维生素”,广泛用于平板显示镀膜、太阳能电池、集成电路等高科技域。
常用刀具材料及选用在切削过程中,刀具担负着切除工件上多余金属以形成已加工表面的任务。
刀具的切削性能好坏,取决于刀具切削部分的材料、几何参数以及结构的合理性等。
刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成本都有很大影响,因此必须合理选择。
一、刀具材料应具备的性能刀具在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动,因此刀具材料必须具备以下性能:1.高的硬度和耐磨性刀具应具备高的硬度和耐磨性。
一般刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。
其常温硬度一般要求大于60HRC。
2.足够的强度和韧性为承受切削负荷、振动和冲击,刀具材料必须具备足够的强度和韧性。
3.高的热稳定性刀具在高温下工作,要求刀具材料具备高的热稳定性,也称高的耐热性。
即刀具材料在高温下硬度、耐磨性、强度和韧性变化很小,仍能保持正常切削。
4.良好的物理特性即刀具材料具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。
5.良好的工艺性即刀具材料应具备良好的锻造性、机械加工性和热处理性。
除此之外,要求刀具材料经济性要好。
二、常用刀具材料的性能及选用常用刀具材料的种类和特性刀具材料种类很多,常用的有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、金刚石(天然和人造)和立方氮化硼等。
碳素工具钢和合金工具钢,因其耐热性很差,目前仅用于手工工具。
下面对高速钢、硬质合金、陶瓷及其它超硬刀具材料进行介绍。
1)高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。
高速钢有很高的强度,抗弯强度为一般硬质合金的2~3倍;韧性也高,比硬质合金高几十倍。
高速钢的硬度在63HRC以上,且有较好的耐热性,在切削温度达到500650°C时,尚能进行切削。
高速钢可加工性好,热处理变形较小,目前常用于制造各种复杂刀具(如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等)。
高速钢刀具可以加工从有色金属到高温合金的各种材料。
表1-2列出了几种常用高速钢的牌号及其主要用途,可供选择时参考。
干切削加工刀具及其设计1.概述随着环境保护法律法规越来越严格,国外在汽车以及中小型制造业中,干切削的应用越来越广泛,目前在西欧已有近一半企业采用了干式切削加工,德国企业尤为普遍。
日本的《生产设备市场》杂志选出的1997年日本工厂自动化行业的国内十大新闻中就包括“保护环境的加工技术具体化”。
由此可见:干切削加工技术将成为未来加工技术的发展方向之一。
干切削并不是简单地取消切削液就能实现,有意义且经济可行的干切削加工要求仔细分析特定的边界条件和掌握干切削加工的复杂因素,并为干切削工艺系统的设计提供所需的技术数据。
干切削加工刀具工作条件恶劣,寿命缩短。
因此,须合理选择刀具材料及涂层,设计合理的刀具几何参数。
本文分析干切削加工的特点,提出了干切削对刀具的具体要求,讨论了干切削刀具的设计要点。
2.干切削加工对刀具的要求干切削加工就是要在没有切削液的条件下创造具有与湿切相同或相近的切削条件。
因此,对刀具提出了更高的要求。
1.刀具应具有优异的耐高温性能目前的刀具材料,如新性能硬质合金、聚晶陶瓷和CBN等有足够的耐高温磨损性能,能够在干切削条件下使用。
此外,最有效的方法就是对刀具进行涂层。
涂层在切削过程中的作用如同在刀具与切屑之间增加了一道力和热的隔离层,可阻止将热量传递到刀具基体,因而能保证刀具切削刃锋利,使刀头硬度不会很快下降,可大大提高其耐高温性能。
生产实践证明,尽管在干切削中还不能将切削区产生的热量完全随切屑排出,但只要合理选择刀具几何形状、切削参数,将能使绝大部分切削热随切屑排出,取得良好的加工效果。
. 2. 切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小干切削加工时,在切削区产生的高温产生化学不稳定性、刀具与切屑之间的摩擦增大、排屑速度减慢,极易产生积屑瘤,加剧刀具磨损。
因此,须减小切屑和刀具之间的摩擦系数,最有效的方法就是进行刀具表面涂层,并设计排屑良好的刀具结构。
如大螺旋角TiAlN涂层丝锥就是具有这种性能的干切削刀具。
高速干式切削加工技术及其应用来源:慧聪网1.引言随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施,高速干式切削加工技术日益成为人们关注的焦点和热点。
迄今,大多数金属切削加工仍是以使用切削液的湿式加工方式来进行。
切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗、防锈等功能,并对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起着重要作用。
但是,在切削过程中使用切削液,一方面造成了资源和能源的巨大浪费(据德国公司的统计资料,切削液使用费用占总制造成本的16%,而切削刀具费用仅占总制造成本的3%~4%)。
另一方面,切削液会对环境产生较严重的污染,甚至会危害工人健康。
随着全球环境保护意识的不断增强和环境保护立法的日益严格,对环境无污染的“绿色制造”被认为是可持续发展的现代制造业模式。
为使金属切削加工尽可能达到绿色制造的要求,可减少环境污染、节省资源和能源的高速干式切削技术越来越多地受到人们的关注。
所谓高速干式切削加工,是指在高速机械加工中,为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。
高速切削加工具有以下优越性:(1)随着切削速度的提高,单位时间内的材料切除率(切削速度、进给量和切削深度的乘积,v×f×ap)增加,切削加工时间减少,从而可大幅度提高加工效率,降低加工成本。
(2)在高速切削加工范围内,切削力随着切削速度的提高而减小,根据切削速度的提高幅度,切削力平均可减少30%以上,有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。
(3)高速切削加工时,切屑以很高的速度排出,可带走大量切削热。
切削速度愈高,带走的热量愈多(约90%以上),传给工件的热量大幅度减少,有利于减小加工零件的内应力和热变形,提高加工精度。
(4)从动力学的角度,在高速切削加工过程中,切削力随切削速度的提高而降低,而切削力正是切削过程中产生振动的主要激励源。
转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率,而工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感,因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。
刀具材料的种类及选用)【摘要】随着我国机械技术的快速发展,机械加工的强度也在不断增大,刀具材料对告诉切割加工技术有着直接的影响。
本文讲述了刀具的材料及刀具材料应具备的性能。
【关键词】强度;材料;加工引言随着我国科技的发展,机械加工的强度在不断加大,精度也在不断提高。
高速切削刀具切削性能的好坏,取决于构成刀具切削部分的材料,几何形状和刀具结构。
刀具材料对刀具的使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响。
因此要重视刀具材料的正确选择与合理的选用。
1 刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料,是保证刀具高效工作的基本条件。
刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作,应具备如下的基本要求。
1.1 高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属,这是刀具材料必备的基本要求,现有刀具材料硬度都在60HRC以上。
刀具材料越硬,其耐磨性越好,但由于切削条件较复杂,材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
1.2 足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。
一般用抗弯强度来表示。
冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力,一般地,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。
硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。
1.3 高耐热性耐热性又称红硬性,是衡量刀具材料性能的主要指标。
它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
1.4 良好的工艺性和经济性为了便于制造,刀具材料应有良好的工艺性,如锻造、热处理及磨削加工性能。
当然在制造和选用时应综合考虑经济性。
当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵,但其使用寿命很长,在成批大量生产中,分摊到每个零件中的费用反而有所降低。
因此在选用时一定要综合考虑。
2 常用刀具材料常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料,目前用得最多的为高速钢和硬质合金。
干式切削与干式切削刀具干切削对刀具有更高的要求,如刀具的材料、刀具的结构以及刀具涂层。
在传统的切削加工中,湿切削中的切削液占有紧要的地位,但也存在着很多弊端。
例如,维持一个大型的切削液系统需花费很多资金,同时需要定期添加防腐剂,更换切削液等,因而加添了很多费用,其费用比例已占总生产成本的15%~17%,而刀具成本通常只占总成本的2%~5%。
加之由于切削液中的有害物质,对工人的健康造成危害,造成环境污染等。
所以,它的使用带来了越来越多的问题。
从这些方面来说,干切削具有更多优势。
干切削中的刀具应有更优异的耐高温性能(热硬性)和耐磨性能,目前的刀具材料中,如新型硬质合金、陶瓷、CBN和PCBN等有充足的耐高温磨损性能,能够在干切削条件下使用。
而且,现代切削刀具材料应用于高速加工时更适合干切削。
像CBN和先进的硬质合金材质等级,尤其是有涂层保护的刀具材料,在高速高温下不使用切削液实际上切得更有效率和寿命。
干切削对刀具材料的要求干切削的刀具材料必需要有优良的热硬性和耐磨性,以可有效地承受切削过程的高温;较低的摩擦系数,以可降低刀具与切屑与工件表面之间的摩擦抑制切削温度的上升;较高的强度和耐冲击性能,以可承受更大的切削力和更差的切削条件。
要实现干切削,刀具材料有高的耐热性能(热硬性)和耐磨性能尤为必需。
目前立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、金刚石、聚晶金刚石(PCD)、陶瓷(A12O3、Si3N4)、金属陶瓷(CERAMIC)、超细晶粒硬质合金和硬质合金涂层等刀具材料已广泛用于干切削之中。
伊斯卡近两年开发了浩繁可用于干切削的刀具材料:IB90及IB85,CBN含量高达85%和90%,刀片的耐磨性和韧性高,能应对断续切削所带来的震动,推举用于铸铁的高速切削及淬硬钢的断续切削及粗加工。
低CBN含量的牌号,IB55,IB50,CBN含量为50%和55%,更适合于半精加工及精加工。
IB10H属于超细晶粒的CBN,耐磨性和韧性更高,用于高速连续切削,可获得高的表面质量;IB20H细晶粒及中等晶粒CBN,用于连续—细小断续切削加工;还有IB10HC、IB25HC和IB25HA涂覆TiN、Ti(C,N,O)和Ti(C,N),应用于各种对应的场合。
干切削加工及刀具材料的选用干切削是切削加工的发展方向就在二十年前,切削液曾是非常便宜,在大多数加工过程的成本中,其所占比例不到3%。
以至没有谁会对此多加注意。
可是,现在不一样了,切削液在车间生产成本中所占比例上升为15%,这就不得不引起生产经营者的极大关注。
特别是那些含油的切削液已经成为一项很大的支出。
更重要的是它的排放污染环境,国外环保部门要监控这些混合制剂的处理。
而且,许多国家和地区也把它们划归为危险废物,如果其中含有油和某些合金,还要采取更为严厉的控制措施。
再有,许多高速加工工序加了切削液会产生烟雾,环保部门也限制切削液烟雾释放量要在允许范围内,职业安全和职工健康管理部门为了降低切削液烟雾排放允许值,正在考虑一项咨询委员会的建议。
其中包括制定比较高的切削液的价格政策。
因此,越来越多的厂家开始采用干切,以避免这笔费用和与切削液处理相关连的麻烦。
以前,金属加工行业使用切削液已形成"习惯",所以推广干式切削的主要障碍是这种习惯势力,他们认为切削液是取得良好加工表面、提高刀具寿命所必须的。
也有许多人认为变湿切为干切,费用可能会更高。
其实两种看法都不对。
对于多数金切件,干切应该是"标准加工环境"。
在高速下干车、干铣淬硬材料不仅可能,而且更经济。
关键是要知道如何正确地选择刀具、机床和切削方法。
尽管切削液在有些场合还是需要的,可是研究表明:由于今天的刀具材料有了很大发展,情况也在不断的变化。
新的硬质合金牌号特别是那些涂层牌号,在高速、高温的情况下不用切削液,切削效率更高。
事实上,对于间断切削,切削区温度越高,越不适合用切削液。
先来看看铣削,假定切削液能克服高速旋转的铣刀引起的离心力,那它在到达切削区之前也就已经蒸发了,它的冷却效果是很小的甚至没有。
而应用切削液刀具会产生温度的激烈变化,铣刀刀片自工件切出时冷却,再切入时温度又上升。
尽管在干切削时也有类似的加热和冷却循环产生,但是加了切削液这种温度变化要大得多。
温度急剧变化在刀片中产生应力,会导致裂纹的产生。
类似的情况在车削中也会出现,例如用非涂层硬质合金,在速度高于130m/min时,车削中碳钢,刀尖切入工件不到40秒,然后暴露在冷却液中,就能很明显地表现出热冲击的损害。
这种热冲击加快了月牙洼磨损和后面磨损,从而大大地缩短刀具寿命。
对于大多数车削加工,干切通常能延长刀具寿命。
然而,对于钻削则是另一种情况。
钻削时切削液是必要的,因为它提供了润滑和从孔中冲出切屑。
没有切削液,切屑可能粘在孔内,并且表面粗糙度平均值(Ra)可能达到湿钻时的两倍。
在这种情况下,切屑液也能减少所需的机床扭矩,因为钻头边缘上与孔壁接触的点得到润滑。
尽管涂层钻头也能够起到类似切削液的润滑效果,涂层还能减少切削力并能使磨擦阻力趋向最小。
从总的效果来看,目前还不能完全代替切削液。
用哪种型号的切削液要根据具体情况,润滑性切削液用于低速加工难加工材料以及表面粗糙度要求较高时比较好。
而冷却能力较高的切削液,可以增强易切削材料高速加工性能,可以用于有产生积屑瘤倾向或有严格的尺寸公差的情况下。
可是许多时候用了切削液取得了某些效果,但它需要很高的额外费用,也带来非常有害的环境污染,这是不值得的。
应该看到,现代的切削刀具能承受更高的切削热,具备高速切削所需的性能。
必要时可以用压缩空气从切削区吹走热的切屑,以取代切削液。
在干式切削中刀具材料的选用1高速干式切削最好的涂层是氮铝钛现今,切削液通常不再必要的重要原因是有了涂层。
它们通过抑制从切削区到刀片(刀具)的热传导来减缓温度的冲击。
涂层的作用就象一层热屏障,因为它有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数。
因此,这些刀具吸收的热量较少,能承受较高的切削温度。
无论是车削还是铣削,涂层刀具都允许采用更高效的切削参数,而不会降低刀具寿命。
涂层厚度在2到18微米之间,它在刀具性能方面起着重要的作用。
较薄的涂层比厚的涂层在冲击切削时,经受温度变化的性能要好,这是因为较薄的涂层应力较小,不易产生裂纹。
在快速冷却和加热时,厚的涂层就象玻璃杯极快地加热冷却一样,容易碎掉。
用薄涂层刀片进行干式切削可以延长刀具寿命高达40%,这就是物理涂层常用来涂圆形刀具和铣刀片的原因。
PVD涂层往往涂得比化学涂层要薄,与轮廓结合得较牢固。
另外,PVD涂层可以在低得多的温度下沉积在硬质合金上,因此,它们更多地应用于非常锋利的刃口及大的正前角铣刀、车刀。
虽然涂层材料氮化钛,在所有涂层刀具中占有80%。
然而在高速干式切削的情况下,最好的PVD涂层是氮铝钛(TiAlN),它的性能在高温连续切削时,优于氮化钛四倍,例如用于高速车削。
TiAlN涂层对于处在较高的热应力条件下的刀具,也胜过其它涂层。
象干式铣削及那些小直径孔的深孔钻削切削液难以到达的部位。
TiAlN在切削温度下比TiN更硬,且具有热稳定性,PVD涂层利用了它的抗化学磨损性能,它的硬度高达维氏3500度,它的工作温度高达1470°F。
材料科学家推测:这些性质可归功于非结晶的氧化铝薄膜,它是当高温时涂层表面中的一些铝氧化后,在切屑/刀具界面上形成的。
这项研究特意选用超薄多层PVD涂层,这种沉积过程产生的涂层由上百层组成,每一层仅有几个纳米厚。
而一般的PVD涂层的沉积物只有几层微米级厚度的涂层。
尽管PVD涂层有很多优点,但是对于加工大多数黑色金属,CVD涂层仍然是更受欢迎。
在CVD加工过程中,沉积温度比较高有助于提高结合强度,并且允许基体中有较高的钴含量,这样刀刃的韧性好,提高抗塑性变形的能力。
由于CVD涂层比PVD涂层厚,就要求在它们的刃口处进行钝化,以防止涂层剥落,同时也能有助于提高刀具的抗磨损性能。
允许采用进给量可达0.035英寸/转。
CVD是在刀具上沉积一层有用的氧化铝的过程,这是人们熟知的最耐热和抗氧化的涂层。
氧化铝是不良导体,它把刀具与切削变形而生成的热量隔开,促使热量流到切屑中。
这是一种极好的CVD涂层材料,主要用于在干切时使用的硬质合金车刀。
它在高速切削时还能保护基体,是最好的抗磨料磨损和月牙洼磨损的涂层。
涂层刀片有较长的刀具寿命,它在干式铣削比湿式铣削更稳定。
更高切削速度会使切削温度进一步升高。
例如,在14000转/分和1575英寸/分的切削速度下干式切削加工铸铁,能把刀具前面的切削区加热到600°~700℃。
其金属切除率就类似于铣削铝,这时在铸铁上产生的温度就高于常规刀具。
2金属陶瓷、陶瓷、CBN、PCD的选用切削速度越高就要求刀具材料更耐磨,还要求具有较高的热硬性。
金属陶瓷、立方氮化硼以及两种适合精细加工需要的陶瓷--氧化铝和氮化硅(现代术语"陶瓷"包含氧化铝和氮化硅,而不象过去单指氧化铝。
),它们的应用日渐普及。
聚晶金刚石是另一种干式切削情况下使用的刀具材料。
在所有这些材料中,它们都有较高的红硬性和耐磨性,需要权衡考虑的是脆性较大。
(1)金属陶瓷是一种先进的硬质合金。
金属陶瓷比常规硬质合金能承受更高的切削温度,但是缺乏硬质合金的耐冲击性、在中型到重型加工时的韧性、以及在低速大进给时的强度。
金属陶瓷在小的和不变的负荷时,也象常规硬质合金那样,有差不多的刀刃强度。
但是它在高切削速度下的耐高温和耐磨性能更好,持续时间更长,加工的工件表面更光洁。
当用于加工软的和粘性的材料时,它也有较好的抗积屑瘤性能,表面质量很好。
较好的高温硬度来自配料时加入的钛的化合物。
金属陶瓷是硬质合金的一种型式,它含有坚硬的钛基化合物(碳化钛、碳氮化钛和氮化钛),粘结剂是镍或镍钼。
由于金属型粘结剂的温度局限性,典型的金属陶瓷牌号,在加工的材料硬度超过HRC40时,不具备足够高的热硬性。
金属陶瓷比起涂层和非涂层硬质合金,对断裂和进给引起的压力更加敏感。
因此,它最好用于高精度工件和表面质量要求较高时。
理想的加工工序是切削那些连续的表面。
车削碳钢时,进给量的上限通常是0.025英寸/转。
一般用途的铣削,可以在高的主轴速度、中等进给量的条件下进行。
如果满足这些条件,在大量生产时金属陶瓷能长时间地保持锋利的切削刃。
如果金属陶瓷是在传统的切削速度和进给量下使用,比起硬质合金刀具能改善了刀具寿命和表面质量,也能提高生产率,对于切削合金钢时其提高幅度为20%,对于切削碳钢、不锈钢和软铁时为50%。
(2)陶瓷陶瓷刀具类似于金属陶瓷,它比硬质合金有更高的化学稳定性,可在高的切削速度下进行加工并持续较长的时间。
纯氧化铝可以耐非常高的温度,但是它的强度和韧性很低,工作条件如果不好,容易破碎。
为了减低陶瓷对破碎的敏感性,在企图改善其韧性、提高耐冲击性能时,加入了氧化锆或加入碳化钛与氮化钛的混合物。
尽管加入了这些添加剂,但是陶瓷的韧性比硬质合金还是低得多。
另一个提高氧化铝陶瓷韧性的方法是在材料中加入结晶纹理或碳化硅晶须,通过这些特殊的平均起来仅有1纳米直径,20微米长很结实的晶须,相当程度地增加了陶瓷的韧性、强度和抗热冲击性能。
在组成上,晶须可高达30%。
象氧化铝一样,氮化硅比硬质合金有更高的热硬性。
它耐高温与机械冲击的性能也比较好。
与氧化铝陶瓷相比它的缺点是在加工钢时它的化学稳定性不很好。
可是,用氮化硅陶瓷可在1450英尺/分或更高的速度下加工灰铸铁。
虽然使用陶瓷刀加工效率可以很高,但是应用必须正确。
例如,陶瓷刀具不能用于加工铝,而对灰铸铁、球墨铸铁、淬硬钢和某些未淬硬钢、耐热合金则特别适合。
可是对这些材料而言,应用得成功还有赖于开始切削之前刀具刃口外观的准备、机器和装备的稳定性和选用最佳的加工参数。
(3)CBNCBN是一种非常硬的刀具材料,通常最好用来加工硬度高于RC48的材料,它有极好的高温硬度--高达2000℃,尽管比硬质合金要脆得多,比陶瓷耐热性和化学的稳定性要差,但是它比陶瓷刀具有较高的冲击强度和抗破碎性能。
对于切削淬硬金属时,机床刚性可以稍差。
此外,一些特制的CBN刀具能抵御高功率粗加工的切屑负荷,间断切削的冲击以及精加工时的磨损和切削热。
对于要求严格的零件,应对设备进行适当的调整,以提高机器和装备的刚性。
刃口倒钝应足够大以防止微观剥落和使刀具基体上有一定厚度的CBN层,这就能使刀具在高速、重负荷、剧烈的间断负荷下工作。
这些特点使CBN成为粗加工淬硬钢和珠光体灰铸铁所选用的刀具材料。
刀具带有一薄层CBN是比较脆弱的,但是它用于加工淬硬的铁合金又是比较好的刀具材料。
CBN具有低的导热系数和高的压缩强度,经受得了由于高切削速度和负前角产生的切削热。
在切削区内由于较高的温度使工件材料软化,有助于切屑的形成。
负的几何角度加强了刀具,稳定了切削刃,改善了刀具寿命和允许在小于0.010″的浅切深下进行加工。
在干式车削淬硬工件的情况下,由于CBN刀具可以加工出小于16微英寸的表面质量,并能控制±0.0005″的精度,因此常用它取代磨削工序。