金剛石刀具的制造方法研究(下)

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:4135

    模具材料  

    因?yàn)殂娤鞣ㄊ悄>邫C(jī)加工的主要部分,最好把注意力集中在目前常用的模具材料上。此外,就碳化物級(jí)別和涂料來說,多數(shù)碳化物刀片制造商的產(chǎn)品相似,因此本質(zhì)上是通用的。  

    鋁  

    對(duì)于塑料成型行業(yè)中的某些部分來說,鋁是優(yōu)先選擇的模具材料。其金屬切削率可以比機(jī)器鋼快8~10倍。近幾年,鋁生產(chǎn)商已經(jīng)開發(fā)出了更好的高強(qiáng)度材料,其硬度特性范圍在158~168布里涅耳之間。在鋁上很難加工出非常光滑的表面,因此,完成工序階段拋光操作就變得比較重要。  

    通常,銑削鋁要求粗加工的碳化物級(jí)別為C2,精加工碳化物級(jí)別為C3。這些是中粒通用目的的銑削級(jí)別,這里中粒在要求銳邊的粗加工和精加工應(yīng)用中有著非常優(yōu)秀的抗磨損性能。每齒走刀量在.004-.014之間時(shí)可以獲得700-2000sfm。此外,金屬陶瓷級(jí)別用于要求好的邊緣韌力和潤(rùn)滑性的鍛鋁材料是比較理想的。采用這些級(jí)別的陶瓷刀片可以獲得1500-2500sfm。對(duì)于立銑刀和平面銑刀來說,每齒走刀量一般在.006-.014之間。刀片設(shè)計(jì)有一個(gè)良好的正刀面角以保證碎片盡可能快地離開刃口。  

    多數(shù)情況下,唯一的要求是無涂層的碳化物級(jí)別。鋁很容易切割,提高抗磨壽命使用任何涂料帶來的額外費(fèi)用通常是很難證明是合算的。  

    然而,在作高速機(jī)加工時(shí),可以選擇使用多晶金剛石硬焊接的PCD刀片,因?yàn)樗袃?yōu)秀的表面光潔度,這種光潔度能夠在速度提高時(shí)產(chǎn)生。  

    鈹銅  

    就熱傳導(dǎo)率特性來講,銅基合金材料模具能給模具制造商帶來很多好處。它們還有從10到40Rc的硬度級(jí)別,幾乎是鋁的兩倍。然而,適用于機(jī)加工鋁的碳化物級(jí)別C2在這里也同樣適用。建議的粗加工和精加工走刀量和速度都稍微有些少。在330-660sfm之間是比較現(xiàn)實(shí)的,每齒走刀量在.003-.008in之間。另一方面,建議刀片設(shè)計(jì)的正前角最少為7度。  

    P20工具和模具鋼  

    P20是一種常用的模具鋼,它通常是鉻、鎳和鉬合金。它一般是用大約32Rc的均勻硬度經(jīng)過淬火和回火處理。采用P20鋼可以獲得非常光滑的表面光潔度?墒,根據(jù)機(jī)加工變量和期望的表面光潔度,可使用的刀片級(jí)別和涂料種類是可以擴(kuò)展的。某種涂層刀片或者金屬陶瓷因?yàn)槟軌颢@得更高的走刀量可能是最好的解決方法。對(duì)粗加工,建議使用C5和C6碳化物級(jí)別,精加工建議使用C6和C7級(jí)別。要求碳化物基底的沖擊韌性要好——一種兼有TiN涂層CVD的潤(rùn)滑性和TiN/TiCN/ Al2O3/TiN涂層的多層CVD的抗磨損性的基底。還可以使用TiC/TiCN金屬陶瓷,因?yàn)樗泻芎玫倪吘夗g力。粗加工可以獲得300-600sfm之間的機(jī)加工速度,精加工可以獲得250-625sfm之間的機(jī)加工速度。  

    使用不同的涂料,每齒的走刀量可以在.005-.008in之間。使用無涂層碳化物材料也能夠成功,這些材料的邊緣韌力和抗沖擊強(qiáng)度較好?墒,要求更低的機(jī)加工速度在今天真的是不現(xiàn)實(shí)了。  

    應(yīng)該指出的是:更硬的工具鋼——比如那些超過45Rc的——今天仍在使用,這都是為了能夠生成更好的表面光潔度并消除所有拋光作業(yè)。試著使用那些加工P20鋼并做走刀量和速度試驗(yàn)的切割工具刀片會(huì)是一個(gè)很好的開端。  

    不銹鋼系列  

    這些包括所有400系列不銹鋼。通常,這些不銹鋼的硬度范圍在50-56Rc之間。這里要求的重型碳化物基底要好。CVD涂料TiC/TiCN/TiN或者TiN/TiCN/ Al2O3/TiN刀片運(yùn)行良好。此外,PVD涂料TiN與Ti-TiCN涂層金屬陶瓷一樣有效。照例,都是沖著速度而來。使用CVD涂料能夠運(yùn)行的更快,當(dāng)然陶瓷金屬是最快的——特征是粗加工從360~650sfm,精加工從400~850sfm。每齒在.004~.012in之間時(shí),每齒的走刀量相當(dāng)穩(wěn)定。  

    高溫合金  

    為了延長(zhǎng)模具壽命,模具制造商繼續(xù)在做更硬的鎳基和鈷基模型材料試驗(yàn)。這些材料的易加工性一直是一個(gè)不利因素。它們非常堅(jiān)硬,有時(shí)硬度達(dá)到57Rc。通常,含鋁量高的新AlTiN涂料非常有效,因?yàn)樗鼈兊挠捕群脱趸(wěn)定性更高。涂料的涂敷采用一種獨(dú)特的濺射離子工藝,它能澆注一層很厚而且很均勻的涂層。涂層起絕熱層的作用,它把產(chǎn)生的熱量傳到碎片上,而不是刀片上。粗加工速度在80~115sfm之間,精加工速度為90sfm。每齒走刀量在.004~.012in之間。金剛石涂料尚在開發(fā)階段,但是最后也將成為一個(gè)選項(xiàng),它將使這些高溫合金材料的機(jī)加工更加有效。  

    結(jié)論  

    在模具制造商繼續(xù)使用不同模具材料來優(yōu)化造型工藝的過程中,這些材料的可加工性和金屬切割工藝的經(jīng)濟(jì)性也是不斷變化的。切割工具刀片制造商將繼續(xù)開發(fā)新的材料、涂料和工藝來改善這些切割工具的抗磨損性能和工具壽命。在使用PVD TiAIN涂料新的微型碳化物級(jí)別(<0.4mm)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種情況,這種涂料是針對(duì)機(jī)加工預(yù)硬化處理硬度在54Rc之上的鋼材的。此外,為了增加經(jīng)濟(jì)效益并適應(yīng)環(huán)保要求,有一種朝向干切割加工發(fā)展的趨勢(shì)。就干切割應(yīng)用要求的改善熱能管理、潤(rùn)滑、低摩擦系數(shù)和碎屑去除等問題而言,涂料將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。比如,一種ZrO2涂料在干式機(jī)加工中非常有效,因?yàn)槠鋽嗔褟?qiáng)度很高而摩擦系數(shù)很低。  

    多數(shù)情況下,永遠(yuǎn)不會(huì)有一種切割工具刀片解決方案是萬能的。就不同的機(jī)器、不同冷卻劑、速度和走刀量以及機(jī)加工環(huán)境來說,有太多太多的變量,最終的選擇權(quán)利在你。

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