快速而高效的銑削
發(fā)布日期：2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽：2353
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使用硅鋁氧氮聚合切削材料高效銑削
a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷材料的帶轉(zhuǎn)位式刀片的平面直角銑刀MS90°
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圖1 典型的a/b硅鋁氧氮聚合切削材料的結(jié)構(gòu)
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圖2 壓縮機(jī)罩殼，使用平面直角銑刀MKS90°及a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷SL808。
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圖3 使用a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷SL808同氮化硅陶瓷，加工時(shí)間短，加工費(fèi)用低。
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圖4 切削速度及進(jìn)給速度高，經(jīng)濟(jì)性好，在GJS400軸承座上使用a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷SL808進(jìn)行循環(huán)切削,加工時(shí)間從6.8分鐘減少到1.25分鐘。
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除了傳統(tǒng)類型的氮化硅陶瓷以外，在a/b硅鋁氧氮聚合材料領(lǐng)域有許多令人期待的發(fā)展。這一類型材料的高溫特性以及韌度特性能夠得到顯著優(yōu)化。 陶瓷切削材料是一種高效率的材料，一貫用于高速切削(HSC)和高效切削(HPC)。由于切削速度和進(jìn)給速度的提高，不但明顯提高了單位時(shí)間的切削量，顯著降低了單件加工對(duì)間，同時(shí)也提高了切削加工過程的經(jīng)濟(jì)性。除此以外每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)可能的較高的產(chǎn)量也減少了必要的機(jī)械工藝的投資費(fèi)用。
作為切削材料，硅鋁氧氮聚合物勝過氮化硅陶瓷
氮化磚陶瓷一直用來作為鑄鐵工件高效切削的材料。在切削速度很高的情況下，氮化硅陶瓷能提供杰出的過程安全性和過程穩(wěn)定性、并且憑借極好的經(jīng)濟(jì)性保證了設(shè)備的高產(chǎn)量和很高的可支配性。最近硅鋁氧氮聚合切削材料的開發(fā)充實(shí)了氮化硅家族。 氮化硅陶瓷(Si3N4)是一種二相材料，其高度穩(wěn)定的桿型氮化硅晶粒貯藏在耐高溫的晶界(第二相)中。材料的組成確定了切削材料的硬度，韌度以及耐高溫性。通過燒結(jié)法可以影響材料的結(jié)構(gòu)，比如氮化硅晶粒的L/D比例，這樣就能對(duì)材相進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。 除了這些傳統(tǒng)類型的氮化硅陶瓷，也就是所說的b氮化硅陶瓷，在a/b硅鋁氧氮聚合材料領(lǐng)域中還有很多研發(fā)活動(dòng)。材料的特性除了由結(jié)構(gòu)組成來決定，根本的是由材料組成來決定的。在a/b硅鋁氧氮聚合材料中，第二相有一部分嵌入了氮化硅晶格中。由于這個(gè)特性使得有進(jìn)一步的可能性去影響結(jié)構(gòu)。通常這類型的材料是以擁有改良的高溫特性而出名。 這一種類的材料可以使切削材料的特性方面朝韌性的方向優(yōu)化，另一方面又考慮到了較高的耐磨性。 由于很好地分散填充了碳化物硬質(zhì)材料顆粒，尤其是在硅鋁氧氮聚合材料晶粒之間，使得硅鋁氧氮聚合切削材料的硬度和溫度突變穩(wěn)定性更有可能提升。此外同傳統(tǒng)類型的b氮化硅相比，硅鋁氧氮聚合材料擁有出色的抗氧化性及化學(xué)穩(wěn)定性。圖1展示的就是典型的a/b硅鋁氧氮聚合切削材料的結(jié)構(gòu)。
硅鋁氧氮聚合切削材料不僅使用于車削，也適用干銑削
由于其所其備的特點(diǎn)．新型的a/b硅鋁氧氮聚合材料的使用頻譜非常寬。按照其不同類型的特性，覆蓋了從粗加工到精加工，從平整打光到強(qiáng)斷續(xù)切削。因此硅鋁氧氮聚合切削材料不僅使用于車削，也同樣使用于銑削。切削含片狀石墨(GJL)和球狀石墨(GJS) 的鑄鐵工件，加工速度快，單位時(shí)間切削量高。在加工片狀石墨工件時(shí)．氮化硅陶瓷被運(yùn)用于使用頻譜的全部帶寬，而對(duì)于球狀石墨工件來洗這種材料除了用于銑削，到目前為止更適用于斷續(xù)切削和強(qiáng)斷續(xù)切削中的車削。在切削方面，首先使用的是韌度經(jīng)過優(yōu)化的a/b硅鋁氧氮聚合切削材料，它在切削片狀石墨材料是顯示出了很高的生產(chǎn)能力。SL808型切削材料正是這一研發(fā)方向的成果。 在使用平面-直角銑刀MKS90°對(duì)材料為片狀石墨250的罩殼進(jìn)行粗銑加工時(shí)，由于SL808型切削材料提升了的高溫穩(wěn)定性，使得切削速度達(dá)到了VC=1,2OOm/mim．每齒進(jìn)給為fz=0.275mm，進(jìn)給速度Vf=1000mm/min，嚙合寬度為5mm至12mm，切削速度達(dá)到最大值ap=12mm。盡管切削值這么高，每次切削都能達(dá)到50m的標(biāo)準(zhǔn)路程。 a/b硅鋁氧氮聚合材料的優(yōu)勢(shì)可以通過同傳統(tǒng)b氮化硅的比較中表現(xiàn)出來，比如對(duì)材料為片狀石墨250的壓縮機(jī)罩表面進(jìn)行切削(圖2)。在每齒進(jìn)給量同b氮化硅陶瓷相同的悄況下，使用 a/b硅鋁氧氮聚合切削材料SL808, 因?yàn)槠漭^高的切削速度，使得每一個(gè)零件加工時(shí)間相應(yīng)縮短了。此外，其較高的耐磨性使得刀具的使用壽命比較長(zhǎng)，這就再次提高了加工的經(jīng)濟(jì)性。在所展示的情況中．通過使用a/b硅鋁氧氮聚合切削材料使切削速度提高了約15個(gè)百分點(diǎn)，刀具使用壽命提高了63個(gè)百分點(diǎn)。每齒進(jìn)給量為fz=0.20mm，切削深度ap=5.0mm時(shí)，切削速度為VC=900m/min。 同傳統(tǒng)的b氮化硅陶瓷相比，a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷SL808在對(duì)法蘭面和螺釘緊固面進(jìn)行粗銑加工中也證明了它的效率。由于其高度的熱穩(wěn)定性使得切削速度可以從500m/min提高到800m/min。進(jìn)給速度從大約300Om／min提高到接近4000mm/min，因此加工時(shí)間減少了至少20%。盡管切削速度和進(jìn)給速度較高，但使用a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷材料的刀具的使用壽命是使用b氮化硅陶瓷材料刀具的2倍。使用壽命顯著提高，而同時(shí)加工時(shí)間又縮短了，這使得加工費(fèi)用減少了至少30%。 在同氧化鋁涂層的硬質(zhì)合金在不同使用位置進(jìn)行的比較中，a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷也經(jīng)受住了考驗(yàn)。在切削球形罩殼的側(cè)面，切削深度ap=3mm，嚙合寬度ae=40mm時(shí)，使用了直徑為50mm ，含5個(gè)MSK88°切削刃的銑刀替代更大的含7個(gè)切削齒的硬質(zhì)合余銑刀 來切斷連接面。因?yàn)槠鋬?yōu)良的耐高溫性使得切削速度達(dá)到VC=100m/min，進(jìn)給速度Vf=3600m/min，接近于初始值的3.6倍。由于使用a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷縮短了加工周期，提高了每個(gè)工件的刀具使用壽命，銑刀只用5個(gè)切削齒替代了7個(gè)切削齒，并且每個(gè)轉(zhuǎn)位式刀片有8個(gè)而不是2個(gè)切削刃，因此同使用硬質(zhì)合金進(jìn)行加工相比，加工的經(jīng)濟(jì)性顯著提高。僅僅考慮年度生產(chǎn)中分?jǐn)偟降脑O(shè)備費(fèi)用，就降低了70%。 生產(chǎn)GJS400軸承座使用了直徑為80mm的平面直角銑刀MKS90°(圖4)。在第一次夾緊時(shí)對(duì)不同的直徑循環(huán)銑切，嚙合寬度ae=40mm，切削深度ap=10mm。同使用氧化鋁涂層的硬質(zhì)合金相比，進(jìn)給速度由550mm/min提高到了3000mm/min，使得加工時(shí)間從6.8分鐘減少到了1.25分鐘。
使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性高
a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷材料的發(fā)展，可以看作是氮化硅陶瓷家族發(fā)展的指導(dǎo)方向。同傳統(tǒng)的b氮化硅陶瓷相比、a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷的耐高溫性以及耐磨損性顯著提高，而它在使用頻譜中的韌性并沒有被限制。在切削條件高的情況下使用a/b硅鋁氧氮聚合陶瓷SL808切削鑄鐵材料就證明了這一點(diǎn)。同硬質(zhì)合金切削材料相比，在高溫情況下其較高的耐磨性的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在切削速度和進(jìn)給速度的提高：而同b氮化硅陶瓷相比，它可以在生產(chǎn)中達(dá)到更長(zhǎng)的使用壽命和更高的經(jīng)濟(jì)性。
