切削刀片的基础知识
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数控车床刀片切削参数
数控车床刀片的切削参数包括以下几个方面:
1. 等效切削速度(Vc):数控车床刀片的等效切削速度是指刀具在进行切削时对工件表面每分钟实际移动的线速度。
等效切削速度与切削材料、刀具材料、转速和进给速度等因素有关。
2. 进给速度(F):进给速度是指工件在切削过程中每分钟所移动的距离,即工件进给速率。
进给速度与刀具的几何形状、切削材料和刀具材料等有关。
3. 切削深度(Ap):切削深度是指刀具在进行切削时,每次切削所能切掉的工件材料厚度。
切削深度与刀具材料、刃数、切削参数等参数有关。
4. 切削宽度(Ae):切削宽度是指刀具在每次切削时所能切削的工件材料的宽度。
切削宽度与刀具材料、刃数、切削参数等参数有关。
5. 转速(n):转速是指数控车床刀具所使用的高速旋转的速度。
转速与切削材料、刀具材料、等效切削速度等因素有关。
6. 切割力(Fc):切割力是指数控车床刀具在切削时对工件及刀具的作用力。
切割力与切削材料、刀具材料、切削参数等参数有关。
lnmu0303刀片切削参数【实用版】目录1.刀片切削参数的定义2.刀片切削参数的分类3.刀片切削参数的选择与调整4.刀片切削参数对切削性能的影响5.刀片切削参数的优化正文一、刀片切削参数的定义刀片切削参数是指在切削加工过程中,与刀片切削性能相关的各种参数。
这些参数直接影响到切削效果、刀片寿命和加工效率等方面,对于保证加工质量、提高生产效率具有重要意义。
二、刀片切削参数的分类刀片切削参数主要分为以下几类:1.刀片材料:刀片的基体材料和涂层材料,如高速钢、硬质合金、陶瓷等。
2.刀片几何参数:包括刀片前角、主偏角、副偏角、刃倾角等,这些参数决定了刀片在切削过程中的切削力和热量分布。
3.刀片尺寸参数:如刀片长度、宽度、厚度等,这些参数影响切削过程中的稳定性和刀片寿命。
4.刀片涂层参数:如涂层厚度、涂层材料等,涂层可以提高刀片的切削性能和寿命。
5.刀片辅助参数:如刀片的安装方式、刀片的夹紧力等,这些参数影响到刀片在切削过程中的稳定性和安全性。
三、刀片切削参数的选择与调整在切削加工过程中,需要根据实际加工条件选择合适的刀片切削参数。
选择时需要综合考虑以下因素:1.工件材料:不同材料的切削性能差异较大,需要选择适合的刀片材料和几何参数。
2.切削工艺:如铣削、车削、钻孔等,不同的切削工艺对刀片参数的要求也不同。
3.加工量:根据加工量选择合适的刀片尺寸和涂层参数,以保证切削效率和刀片寿命。
4.机床性能:如机床的主轴转速、刀具补偿等,需要与机床性能相匹配。
四、刀片切削参数对切削性能的影响刀片切削参数对切削性能的影响主要表现在以下几个方面:1.切削力:刀片几何参数、尺寸参数和涂层参数等都会影响切削力,从而影响到刀片的切削性能和寿命。
2.切削温度:切削过程中产生的热量与刀片材料、几何参数、尺寸参数等密切相关,影响到刀片的切削性能和寿命。
3.切削液:合适的切削液可以降低切削温度、减少刀片磨损,提高刀片寿命。
五、刀片切削参数的优化为了提高切削性能和刀片寿命,需要对刀片切削参数进行优化。
成形工艺基础--切削工艺知识讲解切削工艺是指利用刀具与工件之间的相对运动来剥除工件材料的一种加工方法。
它常用于工件形状加工、尺寸精加工以及表面质量要求较高的加工过程中。
切削工艺的应用范围广泛,涵盖了金属加工、塑料加工、木材加工等多个领域。
切削工艺基础主要包括切削原理、切削力、工艺参数及切削液等方面的知识。
首先,切削原理是切削工艺的核心。
切削过程中,刀具与工件之间形成切削速度,刀具对工件施加切削力,工件材料被剥除。
切削时,刀具一般沿着切削方向作直线运动,与工件表面相切,将工件材料切削下来。
切削力是切削工艺中一个重要的参数。
切削力包括切削力的大小和方向。
切削力的大小会直接影响到刀具寿命和加工质量。
大的切削力会导致刀具磨损,降低刀具寿命。
切削力的方向对于刀具的合理设计和工件材料的选择以及加工工艺的确定具有重要的指导意义。
工艺参数是切削工艺中需要关注的另一个重要方面。
工艺参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度决定了切削过程的快慢,进给速度决定了每根刀齿在单位时间内所切削的长度,切削深度决定了每次切削所剥离的材料量。
合理的工艺参数可以提高生产效率和工件质量。
切削液是一种重要的辅助工艺。
切削液主要用于冷却刀具和工件,减少切削过程中的热量积聚,降低切削温度,防止刀具变形和磨损,提高刀具寿命。
切削液还能够冲洗切屑,减少切削过程中的摩擦和磨损,提高切削质量。
总之,切削工艺是一门重要的制造工艺,在现代工业生产中起着至关重要的作用。
了解切削工艺的基本知识,可以帮助工程师们更好地设计和实施切削工艺,提高生产效率和产品质量。
切削工艺是现代制造工业中最主要的金属加工方法之一,广泛应用于各个领域,如汽车制造、航空航天、电子设备等。
切削工艺的发展与进步在很大程度上推动了现代工业的发展。
本文将进一步介绍切削工艺的相关知识,包括切削原理、切削工具、切削材料及切削方法。
切削原理是切削工艺的核心,它是指刀具对工件施加的力在切削区域产生剪切应力,将工件材料剪断的过程。
pcd刀片切削参数PCD刀片切削参数PCD刀片是一种具有超硬度和高热稳定性的切削工具,广泛应用于高效精密切削加工中。
为了获得最佳的切削效果,合理选择和控制PCD刀片的切削参数至关重要。
本文将从切削速度、进给速度、切削深度和切削角度四个方面介绍PCD刀片的切削参数。
一、切削速度切削速度是指PCD刀片在单位时间内切削边缘通过的距离。
切削速度的选择应根据被加工材料的硬度、切削方式和刀具磨损情况等因素进行综合考虑。
一般来说,对于高硬度材料,切削速度应较低;对于低硬度材料,切削速度可以适当提高。
在选择切削速度时,还需考虑刀具的耐用性和切削表面质量。
二、进给速度进给速度是指PCD刀片在单位时间内切削边缘与被加工材料之间的相对运动速度。
进给速度的选择应根据被加工材料的硬度、切削方式和刀具磨损情况等因素进行综合考虑。
一般来说,对于高硬度材料,进给速度应较低;对于低硬度材料,进给速度可以适当提高。
进给速度过高会导致切削力过大,影响刀具寿命;进给速度过低则会降低生产效率。
三、切削深度切削深度是指PCD刀片切削时刀具与被加工材料间的垂直距离。
切削深度的选择应根据被加工材料的硬度、切削方式和刀具磨损情况等因素进行综合考虑。
一般来说,对于高硬度材料,切削深度应较小;对于低硬度材料,切削深度可以适当增大。
切削深度过大会导致刀具受力过大,容易断裂;切削深度过小则会降低切削效率。
四、切削角度切削角度是指PCD刀片切削边缘与被加工材料表面之间的夹角。
切削角度的选择应根据被加工材料的硬度、切削方式和刀具磨损情况等因素进行综合考虑。
一般来说,对于高硬度材料,切削角度应较小;对于低硬度材料,切削角度可以适当增大。
切削角度过小会导致刀具受力集中,容易产生刀具磨损和断裂;切削角度过大则会增加切削力和摩擦,影响切削表面质量。
PCD刀片的切削参数包括切削速度、进给速度、切削深度和切削角度。
合理选择和控制这些切削参数可以提高切削效率、延长刀具寿命和提高加工质量。
lnmu0303刀片切削参数摘要:1.刀片切削参数的概述2.刀片材质与性能的关系3.刀片切削参数的选择方法4.刀片切削参数在实际应用中的作用5.总结与展望正文:【刀片切削参数的概述】在金属切削加工领域,刀片是切削过程中的关键要素之一。
为了实现高效、安全的切削作业,正确选择刀片切削参数至关重要。
刀片切削参数主要包括刀片材质、几何参数、切削速度、进给速度、切削深度等,这些参数相互影响、相互制约,共同决定着切削过程的稳定性和切削效果的好坏。
【刀片材质与性能的关系】刀片材质是刀片切削性能的基础,其性能直接影响到切削过程的顺利进行。
高品质的刀片材质应具备高硬度、高韧性、高耐磨性、高红硬性等优点。
在实际选择刀片材质时,需根据加工材料、切削条件等因素进行综合考虑,以充分发挥刀片的切削性能。
【刀片切削参数的选择方法】1.根据加工材料选择刀片材质:不同材质的刀片适用于不同材料的加工,如高速钢刀片适用于钢、铸铁等硬度较低的材料加工,而硬质合金刀片则适用于硬度较高的材料加工。
2.根据切削方式选择刀片形状:切削方式不同,所需的刀片形状也不同。
例如,铣削时可选用铣刀、锯片等;车削时可选用铣刀、钻头、切削刀等。
3.确定切削速度:根据加工材料、刀片材质等因素,参考切削速度表选择合适的切削速度。
4.确定进给速度:进给速度应与切削速度、刀片材质等因素相适应,以确保切削过程的稳定性。
5.确定切削深度:切削深度应根据加工零件的尺寸、刀片耐用度等因素合理选择。
【刀片切削参数在实际应用中的作用】1.提高切削效率:合理的刀片切削参数可以提高切削速度,减少切削时间,从而提高生产效率。
2.保证切削过程的稳定性:合适的刀片切削参数有助于降低切削过程中的振动、热量等不良影响,保证切削过程的稳定性。
3.提高加工质量:合理的刀片切削参数有助于获得更好的加工表面质量,减少后续工序的加工难度。
4.降低刀具成本:通过优化刀片切削参数,可以提高刀具的耐用度,降低刀具的更换频率,从而降低刀具成本。
lnmu0303刀片切削参数lnmu0303刀片是一种广泛应用于金属切削加工中的刀片。
在金属切削过程中,刀片切削参数的设置对于加工效率、加工质量以及刀具寿命等方面具有至关重要的影响。
本文将对刀片切削参数的概述、影响因素、优化方法以及在实际应用中的优势进行详细探讨。
一、刀片切削参数的概述刀片切削参数主要包括切削速度、进给速度、切削深度和刀具刃磨参数等。
这些参数在切削过程中相互影响、相互制约,共同决定了切削效果的好坏。
二、刀片切削参数的影响因素1.材料性质:被加工材料的硬度、韧性、导热性等性能会影响刀片切削参数的选取。
2.刀具材料:刀具材料的性能直接关系到切削参数的设定,如硬度、韧性、热稳定性等。
3.加工方式:不同的加工方式(如铣削、车削、钻孔等)对刀片切削参数的要求各异。
4.加工环境:温度、湿度、空气质量等环境因素会影响刀片切削性能的发挥。
5.操作技能:操作人员的技能水平也会对刀片切削参数的设置产生影响。
三、刀片切削参数的优化方法1.采用先进的刀片材料和涂层技术,提高刀片的切削性能。
2.根据被加工材料的性能,选择合适的刀片型号和切削参数。
3.采用合理的加工方式,降低切削力和切削温度,提高刀片寿命。
4.优化刀片刃磨参数,提高刃口质量,延长刀片使用寿命。
5.加强对刀片切削过程中的监测,及时调整切削参数,保证加工质量。
四、刀片切削参数在实际应用中的优势1.提高加工效率:合理的刀片切削参数可以提高金属切除速度,缩短加工时间。
2.保证加工质量:优化刀片切削参数,可以降低加工过程中的振动、毛刺等缺陷,提高零件的加工质量。
3.延长刀具寿命:合理的切削参数可以降低刀具的磨损速度,延长刀具使用寿命。
4.降低生产成本:通过优化刀片切削参数,提高材料利用率,减少刀具损耗,降低生产成本。
总之,合理设置刀片切削参数对于提高金属切削加工效率、质量和降低生产成本具有重要意义。
刀具的基础知识刀具正常使用是否磨损判断1、刀具是否磨损,磨损量的大小,最直接的判断方法是听声音,如果切削声音十分沉重或者尖叫刺耳,说明刀具的加工状态不正常,此时可进行简要分析,如果排除了刀具本身质量问题,刀具装夹问题,用刀参数问题,此时应该可以判断是刀具磨损了,需要暂停加工,更换刀具。
2、通过加工中的机床运动状态来判断刀具的磨损情况,如果加工参数,切削用量等设置均合理,加工中机床振动很大,发出―嗡嗡‖,此时可以确定刀具达到了急剧磨损状态,需要更换刀具。
简述刀片使用消耗过程中注意的一些事项通常五金加工业内,都认同把太多的钱花费在错误的刀片上。
虽然知道这个问题存在,但解决方案是什么呢?大多数的五金企业仅是试图采购更便宜的刀片。
那的确有一些帮助,但它不是这个问题的解决方案。
所以为什么不选择一个更结构化的方法呢?一些采购员通常在谈判更低的价格过程中花费相当多的时间。
但这对整个生产成本的影响是可以忽略的,更不用说生产率了。
实效研究所有的工厂都有一个废刀片的收集点。
不存在比研究废刀片更有兴趣的事情,它导致了一个刀片是被如何使用(滥用)的实用主义观点的形成,而且这种手段能被用于实现成本的降低。
考虑事项应该是以下这些易于测量的因素:使用多少种不同形式的刀片?刀片拥有的切削刃数量的平均值是多少?相对于切削刃长度而言,所使用的切削刃占据多大的百分比?磨损、破坏或未使用的切削刃各有多少数量?本文的内容是以对一个山高刀具的大客户所进行的研究为基础的。
这个研究的结果代表了我们公司常规开展的与此类似的研究工作。
刀片的差异要确定的第一个事实是所使用的刀片具有很大的差异。
在我们的样本中,共有638种不同的刀片来维持六台CNC车床的运转。
好的一面是每种刀片都是各个类别的冠军。
但是638种刀片采用每盒10片的包装,意味着要库存6,380个刀片。
而所有这些仅仅是维持六台车床的运转。
下一个事实是每个刀片的切削刃数量相对较少。
在很多车间,车刀片仍然是三角形或菱形。
安徽理工学校授课教案教研室:机械工程任课教师:胡俊锋第五章 切削加工基础知识§5-1 切削运动与切削用量(一)切削运动及形成的表面1. 切削运动的定义及分类在切削过程中,工件和刀具之间的相对运动叫切削运动。
切削运动分主运动和进给运动两类:(1) 主运动:直接切除工件上的被切削层,使之转变为切屑,形成工件新表面的运动叫做主运动。
(2) 进给运动:使新的切削层不断投入切削的运动叫做进给运动。
进给运动又分为横向进给运动和纵向进给运动。
2. 切削时工件上形成的三个表面(1)已加工表面:已切去多余金属而形成的新表面。
(2)待加工表面:即将被切去金属层的表面。
(3)加工表面:刀刃正在切削的表面。
(二)切削用量的基本概念1.切削用量的定义切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数,它包括切削深度、进给量和切削速度。
(见图1-2)(1)切削深度(吃刀深度)p a 单位:mm工件上已加工表面和等加工表面间的垂直距离叫切削深度。
车削外圆切削深度的计算公式: p a =2mw d d 式中p a :切削深度 w d :工件待加工表面直径 m d :工件已加工表面的直径。
(2)进给量(走刀量)ƒ 单位:mm/r进给量是指在主运动的一个循环内,刀具与工件沿进给运动方向的相对位移。
(3)切削速度v 单位:m/min 在进行切削加工时,刀具切削刃上某点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时速度叫切削速度。
切削速度的计算公式为v=1000nd w 式中:v:切削速度 ,m/min w d :工件待加工表面的直径,mm n :车床的主轴转速,r/mim 。
例 车削的工件直径w d =50mm ,车床主轴的转速n=600r/min ,求切削速度v?解:根据公式可得: v=1000 n d w =10006005014.3X X =94(m/min ) (三)切削用量的选择合理的选择切削用量将对提高工件加工表面质量、刀具耐用度、生产效率和降低成本有利。
lnmu0303刀片切削参数摘要:一、刀片切削参数的简介1.刀片切削参数的定义2.刀片切削参数的重要性二、刀片切削参数的分类1.刀具几何参数a.刀具直径b.刀具长度c.刀具角度2.刀片切削速度a.切削速度的定义b.切削速度的影响因素c.切削速度的选择3.刀片进给速度a.进给速度的定义b.进给速度的影响因素c.进给速度的选择4.刀片切削深度a.切削深度的定义b.切削深度的影响因素c.切削深度的选择三、刀片切削参数的优化1.刀片切削参数的优化目标2.刀片切削参数的优化方法3.刀片切削参数优化后的效果四、刀片切削参数的应用1.刀片切削参数在金属加工中的应用2.刀片切削参数在木材加工中的应用3.刀片切削参数在塑料加工中的应用正文:一、刀片切削参数的简介刀片切削参数是指在进行切削加工时,所选用的刀具的切削性能相关的参数。
这些参数直接影响到切削加工的效果和效率,因此对于切削加工而言,刀片切削参数的选取至关重要。
二、刀片切削参数的分类刀片切削参数主要包括刀具几何参数、刀片切削速度、刀片进给速度和刀片切削深度等几个方面。
1.刀具几何参数刀具几何参数主要包括刀具直径、刀具长度和刀具角度等。
这些参数决定了刀具的切削性能和适用范围。
2.刀片切削速度刀片切削速度是指刀具在加工过程中的移动速度。
切削速度的选取直接影响到切削力、切削温度和刀具的磨损情况。
3.刀片进给速度刀片进给速度是指刀具在加工过程中的进给速度。
进给速度的选取影响到加工表面的粗糙度和加工效率。
4.刀片切削深度刀片切削深度是指刀具在加工过程中的切削深度。
切削深度的选取影响到刀具的耐用度和加工零件的尺寸精度。
三、刀片切削参数的优化刀片切削参数的优化主要是通过调整切削参数,以达到提高加工效率、提高加工质量、降低刀具磨损等目的。
1.刀片切削参数的优化目标刀片切削参数的优化目标主要包括提高加工效率、提高加工质量、降低刀具磨损等。
2.刀片切削参数的优化方法刀片切削参数的优化方法主要包括实验优化法和数值模拟优化法等。
切削工具入门知识点总结切削工具是机械加工中常用的工具之一,它主要用于材料的切削加工,包括铣削、车削、钻削、镗削等工艺。
切削工具的选择和使用对于加工质量和效率有着直接的影响。
下面将介绍切削工具的基本知识点,希望对于切削工具入门者有所帮助。
1. 切削工具的分类切削工具主要分为刀具和刀具系统两大类。
刀具按照其用途的不同可以分为铣削刀具、车削刀具、钻削刀具、刨削刀具、锯削刀具等。
刀具系统包括夹持装置、夹具、刀柄、刀杆等。
2. 刀具的材料刀具的材料通常包括高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料等。
根据加工材料的不同和切削条件的不同,选择合适的刀具材料对于提高加工效率和延长刀具寿命至关重要。
3. 切削刀具的几何参数切削刀具的几何参数包括刀尖半径、主偏角、切削刃角、前角、刀具后角、楔角等。
这些几何参数的选择是根据加工材料和切削条件而定的,合理的几何参数可以提高切削效率和延长刀具寿命。
4. 刀具的涂层技术刀具的涂层技术是提高刀具性能的重要手段,通过涂层可以降低刀具的摩擦系数、提高刀具的硬度和耐磨性、改善切削性能。
常用的涂层技术包括TiN涂层、TiCN涂层、TiAlN 涂层等。
5. 切削工具的磨削切削工具在使用过程中会因为磨损而失去良好的切削性能,因此定期对切削工具进行磨削是十分必要的。
刀具的几何参数对磨削后的刀具性能有着很大的影响,必须保证磨削后的刀具几何参数与设计要求一致。
6. 切削工具的安装切削工具的安装要求将刀具合理的夹持在机床上,保证刀具的刚性和稳定性。
夹具的选择和夹持力的控制会影响到刀具的加工精度和表面质量。
7. 切削工具的使用切削工具在使用过程中要注意切削润滑和冷却,合理的切削润滑和冷却可以降低刀具的磨损,提高加工表面质量,减小加工成本。
以上是切削工具入门知识的一些简要介绍,希望对于想要了解切削工具基础知识的人有所帮助。
切削工具的选择和使用对于加工质量和效率都具有着重要的影响,通过不断的学习和实践,可以提高对切削工具的认识和运用能力。
一个一般的机加工车间每年可能要消耗数千枚切削刀片。一位操作工人可能每天都要使用
许多切削刀片,但却从来没有细想过在这些刀片背后蕴藏的复杂科学知识。了解一些有关切
削刀片的制造工艺技术,对于刀具的正确使用和性能优化将会大有裨益。
硬质合金刀片的成分
与所有人造制品一样,制造切削刀片首先要解决原材料的问题,即确定刀片材料的成分
与配方。现在的大部分刀片都是由硬质合金制成,其主要成分为碳化钨(WC)和钴(Co)。
WC是刀片中的硬质颗粒,而Co作为结合剂可使刀片成形。
改变硬质合金特性最简单的方法就是通过改变所用WC颗粒的晶粒尺寸。用粒度较大(3
-5μm)的WC颗粒制备的硬质合金材料硬度较低,比较容易磨损;用粒度较小(<1μm)
的WC颗粒则可以生产出硬度较高、耐磨性较好,但脆性也较大的硬质合金材料。在加工硬
度非常高的金属材料时,采用细晶粒硬质合金刀片可能会获得最理想的加工效果。而另一方
面,粗晶粒硬质合金刀片在断续切削或其他对刀片韧性要求较高的加工中性能更为优越。
控制硬质合金刀片特性的另一种方法是改变WC与Co的含量比例。与WC相比,Co的
硬度低得多,但韧性更好,因此,减少Co含量将获得硬度更高的刀片。当然,这再一次提
出了综合平衡的问题——硬度更高的刀片具有更好的耐磨性,但其脆性也更大。根据具体的
加工类型,选择适当的WC晶粒尺寸和Co含量比,需要相关的科学知识和丰富的加工经验。
通过应用梯度材料技术,在一定程度上可以避免在刀片强度与韧性之间进行妥协取舍。
这项全球主要刀具制造商均已普遍应用的技术包括,在刀片的外层采用比内层更高的Co含
量比。更具体地说,就是在刀片的外层(厚度为15-25μm)增大Co含量,以提供类似于“缓
冲区”的作用,使刀片可以承受一定的冲击而不会破裂。这就使刀片的刀体可以获得采用强
度更高的硬质合金成分才能实现的各种优异性能。
一旦确定了原材料的粒度、成分等技术参数,就可以开始切削刀片的实际制造流程。首
先将符合配比的钨粉、碳粉和钴粉放入一个尺寸与洗衣机差不多大的碾磨机中,将粉料碾磨
到所需要的粒度,并将各种材料均匀混合。在碾磨过程中加入酒精和水,制备出一种浓稠的
黑色浆料。然后将这种浆料放入一台旋风干燥机中,将其中的液体蒸发以后,就获得了团块
状的粉料,并将其贮存起来。
在下一步制备工艺中,可以获得刀片的雏形。首先,将制备好的粉料与聚乙二醇(PEG)
混合,PEG作为一种增塑剂,可将粉料像面团一样临时粘结在一起。然后在压模中将材料压
制成刀片的形状。根据不同的刀片压制方法,可以采用单轴压机进行压制,也可以采用多轴
压机从不同的角度压制出刀片形状。
获得压制成形的坯料后,将其置于一个大型烧结炉中,在高温下进行烧结。在烧结过程
中,PEG从坯料混合物中被融化排出,最后留下硬质合金刀片的半成品。当PEG被融出后,
刀片收缩到其最终尺寸。这一工艺步骤需要进行精确的数学计算,因为根据不同的材料成分
和配比,刀片的收缩量也各不相同,而且要求将成品的尺寸公差控制在几个微米以内。
刀片涂层的制备
此时,产品的形态已经与最终的成品刀片相差无几。但是,为了获得最佳切削性能,还
必须对刀片进行表面涂层。最常用的刀片涂层工艺是化学气相沉积(CVD)工艺,即通过高
电流将某种金属靶材离子化,然后通过蒸发冷凝沉积到刀片上。可以将这一过程形象地比喻
为,当柏油路面的温度变得非常低,而空气中又充满高浓度的水汽时,就会在路面上形成一
层薄冰。不过,与此不同的是,虽然置于涂层炉中的刀片温度相对较低,但实际炉温可能超
过480℃。
另一种常用的刀片涂层工艺是物理气相沉积(PVD)工艺。与CVD工艺相比,采用PVD
技术可以沉积出更薄的涂层,从而可使切削刃更锋利,在切削难加工材料(如淬硬钢、钛合
金和耐热超级合金)时可获得更优异的切削性能。
在典型的刀片CVD涂层工艺中,刀片上涂覆的第一层涂层为氮碳化钛(TiCN)。这种涂
层材料能提供优异的耐磨性,而且还具有易于与硬质合金基体粘结的优点。通常,氧化铝
(Al2O3)被用作第二层涂层。这种涂层具有极佳的热稳定性和化学稳定性,能保护刀片免
受切削高温和冷却液中化学成分的不利影响。
TiCN和Al2O3涂层的厚度主要取决于刀片的加工类型。例如,车削加工硬材料时,需要
对刀片进行充分保护,因此每种涂层的厚度可能都需要达到10μm。而对于软材料的精加工,
涂覆5μm厚的TiCN层和2μm厚的Al2O3层可能更为适当。
完成了TiCN和Al2O3涂层的制备后,切削刀片在使用功能上已接近成品。遗憾的是,Al2O3
涂层的颜色是全黑色,使用者很难分辨刀片的哪些工作面已经使用过,以及切削刃是否已被
磨损。为了解决这一问题,大多数刀具制造商都会在刀片上最后再涂覆一层氮化钛(TiN)
涂层。这种亮金色的涂层具有很好的可视性,使用者可以通过其颜色的变化,很容易地评估
切削刀片的磨损状态。
过去,涂覆完TiN涂层就标志着切削刀片的制造全部完成。但近年来,还有最后一道工
序已变得逐渐普及。在CVD或PVD涂层工序中,当刀片冷却时,不同涂层材料的收缩程度
各不相同。因此,在各层涂层中会产生应力,并出现微裂纹。为了消除这些应力,并最大限
度地减少微裂纹,人们采用了一种用酒精、氧化铝和细砂的混合物对刀片进行喷砂处理的先
进技术。在喷砂处理完成后,切削刀片的制造就大功告成了。
刀片几何形状的作用
一提到切削刀片的几何形状,大多数刀具制造商都会马上开始描述刀片的宏观几何形状
(物理外形)。而一个近年来快速发展的研究领域——刀片切削刃微观几何形状的优化——
值得予以高度重视。
在宏观水平上,刀片几何形状的优化主要涉及为实现切屑控制而可能采用的最佳外形。
根据不同的工件材料和加工方式,采用不同的刀片形状和角度能够提供断屑和将切屑从切削
区排出的最优结果。刀片宏观几何形状的设计与优化已是一个相当成熟的技术领域,大部分
主要的刀具制造商都精通此道。
直到最近几年,技术的发展才达到了能够控制刀片微观几何形状的水平。利用先进的加
工技术,可以在刀片的切削表面制备出圆形、椭圆形或带角度的切削刃,还可以将微小的倒
棱或沟槽引入刀片切削刃。随着各种创新技术的应用,人们能够在微小尺度上对刀片进行钝
化处理和测量,从而使刀片的使用寿命和加工稳定性获得了极大提高。可以相当肯定地预期,
今后的技术进步将进一步推动该领域的发展,并将取得更显著的成果。
陶瓷刀片技术
尽管绝大多数切削刀片都用硬质合金制造,但用其他材料制造的刀片正日益增多。其中,
陶瓷刀片可能是一种最主要的非硬质合金刀片。随着耐热合金材料(如Inconel合金)在航
空工业和其他行业零部件中的应用日趋广泛,陶瓷刀片在对这些难加工材料的加工中表现出
了优异的切削性能。
陶瓷刀片的制造工艺与硬质合金刀片非常相似。由于陶瓷不像其他材料那样容易粘结,
因此在烧结时必须采用高得多的温度和压力。
通常,在陶瓷刀片中使用碳化硅(SiC)晶须能够增加其强度。这些细小的纤维可以起到
用钢筋来强化混凝土的相同作用。过去,在陶瓷中添加SiC的强化效果相对较小,但近年来
的技术突破已经改变了这种状况。新的工艺可使SiC晶须定向于特定的方向,从而大大提高
了强化效果。与其他刀片材料相比,陶瓷的脆性更大,也经常会出现缺陷。加入正确定向的
SiC晶须可以显著减缓陶瓷刀片的碎裂失效过程,因为刀片中的微裂纹需要更大的能量,才
能穿过整齐排列的晶须。随着这种技术和其他类似技术的继续发展,陶瓷刀片将成为一种适
合各种加工的、更具可行性的解决方案。
从切削刀片中获得更多收益
从购买决策的角度来看,对于切削刀片,需要牢记的、最重要的事情是不过忽略那些难
以观察到的方面。如果不通过切削试验,即使仔细检查,可能也很难分辨出优质刀片与劣质
刀片的差别。因为刀片的外表都差不多而选用廉价刀片,将不可避免地在以后的加工中增加
成本。
在选择刀片牌号时,理想的做法是咨询刀具制造商的技术专家。除此之外,还可以利用
一些基本概念,来缩小可供选择的刀片范围。大部分刀具制造商都采用一种可以反映刀片特
性的方式来给它们编号。以山特维克可乐满的产品为例,一种刀片牌号的第一位数反映了其
所属的大类,如4表示加工钢的牌号,3表示加工铸铁的牌号,2表示加工不锈钢的牌号。
在每个类别中,最后两位数字表示该刀片的硬度。数字小,表示硬度较高,但脆性也较大;
数字大,则表示硬度较低,但韧性较好。为了查找所需刀片的类别,加工车间最好从产品目
录的中间开始,根据其性能向前或向后查找。
最后,如果某种刀片没有达到最佳切削性能,可以找到一些有助于确定解决方案的证据。
用放大镜仔细观察刀片的切削刃,就可以揭示问题的实质。如果检查表明,刀片切削刃出现
了明显的磨料磨损或微小变形,说明刀片硬度偏低,需要换用硬度更高的牌号。如果刀片发
生了崩刃,切削刃出现了小块缺失,则可能需要改用硬度较低、韧性较好的牌号。通过了解
切削刀片是如何制造的,以及如何为特定的加工定制不同的刀片牌号,就可以采取各种具有
针对性的措施,来提高加工效率和降低加工成本