高速加工刀具及选择
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1.常用高速切削刀具材料。
(1)硬质合金涂层刀具。
(2)TiC(N)基硬质合金。
A、用于粗加工、半精加工、精加工和断续加工。
(3)陶瓷刀具。
A、用于半精加工、精加工、干切削、硬切削。
a.干切削加工技术一种加工过程不用或微量使用切削液加工技术,一种对环境污染源头进行控制清洁环保制造工艺
b. 硬切削是指使用CBN实体刀具、CBN刀头或陶瓷刀具来加工淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬钢、灰铸铁、球墨铸铁、粉末冶金和特殊材料。当然,也有一些材料如青铜等不适合采用硬切削。用硬切削可进行车削、表面加工、攻螺纹、铣削、开槽、靠模加工、车削锥面。据美国有关文章报导,硬切削使工件光洁度始终保持16μm。在正常条件下,光洁度能达到6~8μm。
(4)立方氮化硼刀具。
A、一般用于精加工。
B、适合加工高硬度淬火钢、高温合金、可切削轴承钢(60——62HRC)、工具钢(57——60HRC)、高速钢(63HRC)。
C、低含量CBN(质量分数为45%—65%)主要用于精加工45—61HRC。高含量CBN(质量分数为80%—90%)主要用于粗、半粗加工镍、铬铸铁,断续切削淬硬钢,高速切削铸铁、硬金属、烧结金属与重合金。
a.断续切削: 在切削过程中,切削刃间断地与工件接触的切削。
(2)水分的蒸发及冷凝;
行而发
(5)金刚石刀具。
A、加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料,如铝、铜、镁及其合金,硬质金属纤维增塑材料,金属基复合材料,木材复合材料。
B、目前金刚石刀具高速切削(2500—5000m/min)
2、高速切削刀具材料的选择。
(1)铝合金。
1)易切削铝合金。适用刀具有K10、K20、PCD(聚金刚石)。切削速度2000—4000m/min。进给速度为3—12m/min。刀前角为12°∽18°,后角10°∽18°,刃倾角可达25°。
2)铸铝合金。其中的硅含量不同,所选用的刀具也不同。ω(Si)<12%的铸铝合金采用K10、Si3N4刀具,当ω(Si)>12%,,采用人造金刚石(PKD)、PCD(聚晶金刚石)及CVD 金刚石涂层刀具,其切削速度可选1100m/min,进给量为0.125mm/r。
(2)铸铁。
切削速度大于350m/min时,称为高速加工。当切削速度小于750m/min时,可选用涂层硬质合金钢、金属陶瓷。510—2000m/min时,可选用Si₃N₄陶瓷刀具。切削速度2000—4500时,可使用CBN刀具。
铸铁的金相组织对高速切削刀具的选用有一定影响。加工以珠光体为主的铸件,在切削速度大于500m/min时,可使用CBN或Si₃N₄;当以铁素体为主的铸件,由于扩散磨损的原因,使刀具严重磨损,不宜使用CBN,而应使用陶瓷刀具。
⑶普通钢。
切削速度对钢的表面质量有很大影响,钢的最佳切削速度为500—800m/min。目前,涂层硬质合金钢、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可以作为高粗切削钢件的刀具材料,其中涂层硬质合金可使用切削液。
(4)高硬度钢。
高硬度钢(40—70HRC)的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、TiC涂层硬质合金、PCBN等。金属陶瓷尤其适合切槽加工,采用陶瓷刀具可切削硬度达63HRC的工件材料。
当切削速度高于1000m/min时,PCBN是最佳刀具材料,w(CBN)>90%的PCBN刀具适合加工淬硬工具钢(如55HRC的H13工具钢)
(5)高温镍基合金。
主要使用陶瓷和CBN刀具。
(6)钛合金。
用直径10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀(螺旋角是30°)高速铣削钛合金,可达到满意的刀具寿命,切削速度可达到628m/min,进给量可取0.06—0.12m/z,连续高速车削钛合金的切削速度不宜超过200m/min。
(7)复合材料。
用陶瓷刀具可实现300m/min左右的高速切削。
(8)用于干切削工艺的刀具材料有陶瓷、金属陶瓷、涂层硬质合金及PCBN,就热硬性和热稳定性来说,PCBN材料更适合高速干切工艺的刀具材料。能获得比湿切削更高的刀具寿命。
2.常用材料的切削用量。
(1)钢的高速铣削参数,当铣削材料为淬硬工具钢,硬度为48—52HRC时,常用的铣削参数见下两表。
(2)高硬材料的高速铣削参数,当铣削材料为淬硬工具钢、弹簧钢,硬度为52—56HRC,常用的铣削参数见下两表。
(3)轻合金的高速铣削参数,当铣削材料为铝合金时,常用的铣削参数见下两表。
(4)不锈钢、钛合金的高速铣削参数,当铣削材料为不锈钢、钛合金时,常用的铣削参数见下表。