刀具技術(shù)特別是刀具材料的進步對高速切削加工的發(fā)展起到了很大作用。在高速切削領(lǐng)域,當(dāng)前主要使用
金屬陶瓷、陶瓷、涂層和超硬材料四類刀具,它們各有其特性和應(yīng)用范圍,并相互補充。其中涂層刀具發(fā)展最快,而且在高速切削領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力,目前在全部刀具中已占有50%以上的比重。
A%^?z. 7h\is 超硬材料刀具在高速切削領(lǐng)域獨占優(yōu)勢,其實際應(yīng)用與日俱增。在這類刀具中,PCD(聚晶金剛石)刀具是高速切削鋁合金和非金屬材料的最佳選擇,而金剛石涂層刀具則不僅已經(jīng)實用化且增長勢頭很猛;PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具適用于以更高速度切削鑄鐵、淬硬鋼等材料,CBN(立方氮化硼)涂層刀具也有望在近期取得重大技術(shù)突破。
2xNR=u` In?rQiD9 為了使高速切削刀具有足夠的使用壽命和低的切削力,應(yīng)根據(jù)不同的工件材料選擇最佳的刀具幾何角度。與普通切削相比,高速切削刀具前角一般要小一些(甚至是負前角),后角要稍大一點,且常采用修圓或刀尖倒角來增大刀前角,以防止刀尖處的熱磨損。由于進行高速切削的旋轉(zhuǎn)刀具要在很高的轉(zhuǎn)速下工作,離心力問題非常突出,故要求其刀體結(jié)構(gòu)和刀片夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)十分可靠,同時需要在動平衡儀上經(jīng)過嚴格的動平衡,最好能進一步安裝在
機床上與主軸組件一起進行動平衡。
> "hP HxO+JI`'3 在普通轉(zhuǎn)速下,刀具與主軸間廣泛采用的7∶24錐度聯(lián)結(jié),當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時,由于實心錐柄不能像主軸孔那樣受離心力作用發(fā)生“脹大”,兩者之間出現(xiàn)間隙會導(dǎo)致刀具在錐孔內(nèi)擺動,從而引起刀具的軸向定位誤差和破壞結(jié)構(gòu)的動平衡。為了克服這種高速下聯(lián)結(jié)性能差的缺點,相繼開發(fā)出了一些適合高速切削的聯(lián)結(jié)方式,如:HSK工具系統(tǒng)和Capto工具系統(tǒng)。
d]E=w6+;Q &{Z+p(3Gj 下面詳細介紹刀具、刀柄及切削用量的選取。
nE]rPRU}[ HhynU/36 1 刀具材料
bW`nLiw}% N3u06 要實現(xiàn)高速切削,刀具材料是關(guān)鍵。高速切削材料主要有硬質(zhì)合金、涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具。它們各有優(yōu)點,適合不同的工件材料和不同的切削速度范圍。必須注意的是刀具材料與工件材料之間有一個適配性問題,即一種刀具材料加工某種工件材料時性能良好,但加工另一種工件材料時卻不理想,換句話說,不存在一種可適用于所有工件材料高速加工的萬能刀具材料。
S)EF&S(TC jkk%zu 高速切削刀具材料必須根據(jù)所加工的工件材料和加工性質(zhì)來選擇。一般而言,陶瓷刀具、涂層刀具及CBN刀具適合于鋼鐵等黑色金屬的高速加工;PCD刀具適合于對鋁、鎂、銅等有色金屬的高速加工;陶瓷刀具已應(yīng)用于加工各種鑄鐵、鋼件、熱噴涂噴焊材料、鎳基高溫合金等;金剛石刀具適合于加工非金屬材料、有色金屬及其合金。
nvR%Ub x }ILBX4c 由于金剛石的熱穩(wěn)定性差,切削溫度達到800℃時,就會失去其硬度。因為金剛石和鐵有很強的化學(xué)親和力,在高溫下鐵原子容易與碳原子相互作用使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu),刀具極容易損壞,因此金剛石刀具不適合于加工鋼鐵類材料,在切削有色金屬時,PCD刀具的壽命是硬質(zhì)合金刀具的幾十甚至幾百倍。
?8O5%IrJ !KI^Z1dP( 立方氮化硼刀具既能勝任淬硬鋼、軸承鋼、高速鋼、冷硬鑄鐵的粗、精
車削,又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。CBN刀具是實現(xiàn)以車代磨的最佳刀具之一。
6 wN*d 5 02,t