用陶瓷刀具改變加工思路

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:2471

陶瓷刀具非常適合加工淬硬鋼、耐熱合金或高溫合金。操作者往往錯(cuò)誤地沿用硬質(zhì)合金的加工方式,他們需要解開這種“硬質(zhì)合金情結(jié)”,轉(zhuǎn)而考慮陶瓷刀具加工的特殊要求:根據(jù)加工材料選擇合適的刀片形狀以及機(jī)床、刀桿和夾具的剛性。

  高溫是硬質(zhì)合金加工的主要敵人,因此,大部分操作者會降低切削速度并且增加進(jìn)給率,當(dāng)情況不好時(shí)會進(jìn)一步降低主軸轉(zhuǎn)速。但是這種最適合硬質(zhì)合金的加工方式恰恰是陶瓷刀具加工中的最大禁忌,因?yàn)樘沾傻毒呒庸ぶ杏龅降拇蟛糠謫栴}都是由于切削速度不足和進(jìn)給率過大而導(dǎo)致的。

  高溫對陶瓷的作用不同于硬質(zhì)合金。在切削過程中被切削的材料在刀具前刀面上的剪切區(qū)域被推離,切削熱也在此區(qū)域積聚。隨著切削速度的增加,剪切區(qū)域所產(chǎn)生的熱量無法在短時(shí)間內(nèi)被廢屑帶走,從而會形成高溫并產(chǎn)生軟化效應(yīng)。

  硬質(zhì)合金的熔點(diǎn)約為1199℃,高溫很容易造成硬質(zhì)合金刀片基體的變形和損壞。所以降低切削速度往往就可以保證硬質(zhì)合金刀片的合理壽命。而陶瓷材料的熔點(diǎn)高達(dá)1999℃,因此,高速加工中產(chǎn)生的高溫對陶瓷刀片反而有利。陶瓷刀片的最合適的切削速度遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀片的速度,高速切削時(shí)產(chǎn)生的高溫效應(yīng)會使被加工材料軟化,從而大大降低了切削時(shí)的阻力。因此,在同等條件下選擇相對于硬質(zhì)合金刀片來說更脆弱的陶瓷刀片,可以輕易達(dá)到硬質(zhì)合金刀片同樣的切削效果。有時(shí)使用陶瓷刀具可以把材料去除率從每分鐘數(shù)百英尺提高到每分鐘數(shù)千英尺。

  合適的切削速度和進(jìn)給率的搭配會在剪切區(qū)域制造一個(gè)理想的、適合陶瓷刀片的環(huán)境。但降低主軸轉(zhuǎn)速會使刀具產(chǎn)生火花——導(dǎo)致刀片和刀具的失效。

  陶瓷刀片的材質(zhì)、涂層或非涂層,都是基于氮化硅或者氧化鋁的基體。氮化硅母基的陶瓷刀具一般具有良好的韌性,比較適用于可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵以及其他難加工鑄鐵和高硬度合金的車、銑粗加工。以氮化硅為母基的陶瓷刀具除了非常適合加工鑄鐵之外,還適合加工硬度低于HRC65的鋼件材料,可應(yīng)用在車削軋輥以及因?yàn)樗俣忍投鵁o法使用晶須增強(qiáng)型陶瓷的高溫合金加工中。在鑄鐵的車、銑加工時(shí),1524m/min的表面線速度可以得到最經(jīng)濟(jì)的刀具壽命。

  以氧化鋁為母基的陶瓷具有很好的耐磨損性,硬度適中,是最經(jīng)濟(jì)的陶瓷刀具材料,但應(yīng)避免應(yīng)用于斷續(xù)、碰撞或者高硬度材料的加工。氧化鋁基陶瓷多用于灰鑄鐵的半精加工和精加工。這種材質(zhì)的高耐壓強(qiáng)度使其非常適用于鑄鐵的鏜孔加工。但是以氧化鋁為母基的陶瓷抗熱沖擊性能比較差,因而不適合在加工中使用冷卻液。

  新型的含有碳化硅(SiC)單晶體或晶須的增強(qiáng)型的氧化鋁母基陶瓷具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度以及很好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗磨損性和抗熱沖擊性.晶須提高了陶瓷材料的抗斷裂強(qiáng)度。

  晶須增強(qiáng)型陶瓷月片很少像傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀片那樣出現(xiàn)毀滅性的瞬間破裂或毀壞,通常晶須增強(qiáng)型陶瓷刀片只會以一種可預(yù)見的損壞模式被逐漸地磨損。

  晶須增強(qiáng)型陶瓷的強(qiáng)度比其他陶瓷材料更高,而且非常適合于加工高溫合金以及類似材料,如硬化鋼、高硬度的鑄鐵、等離子噴涂及焊接表層的加工等。如使用晶須增強(qiáng)型陶瓷加工高鎳合金,界面溫度可達(dá)到982℃,材料去除率可以達(dá)到硬質(zhì)合金刀具的10倍以上。晶須增強(qiáng)型陶瓷的高強(qiáng)度使得其非常適用于斷續(xù)車、銑加工以及沖模/模具的加工。

  由于具有良好的抗熱沖擊性,晶須增強(qiáng)型陶瓷刀具可用于干切、濕切或斷續(xù)冷卻而不用擔(dān)心崩刀或者產(chǎn)生熱裂。

  帶涂層的晶須增強(qiáng)型陶瓷非常適合那些需要較長刀具壽命的、連續(xù)的半精和精加工以及類似的輕度和中等強(qiáng)度加工。帶涂層的陶瓷刀具的壽命是非涂層陶瓷刀具的3倍,但不適用于惡劣條件下的加工,如銑削及斷續(xù)切削。

  鈦金屬的加工不推薦使用陶瓷刀具,鈦的燃點(diǎn)很低,而陶瓷刀具加工中必然會產(chǎn)生高溫,這樣很容易引起火災(zāi)。

  刀桿的剛性與機(jī)床的剛性同等重要。在高生產(chǎn)量的環(huán)境下,陶瓷刀片必須被裝夾在可以避免刀片產(chǎn)生微小移動的專門的刀桿上。在懸伸較長的車削中,刀桿的剛性顯得尤為重要。大懸伸在高速切削中更容易使刀桿產(chǎn)生微小的偏轉(zhuǎn),而偏轉(zhuǎn)會導(dǎo)致振動而破壞陶瓷刀具。因此陶瓷刀片用刀桿的懸伸長度應(yīng)該盡量縮短,因?yàn)榈稐U偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的力會隨懸伸的長度成立方倍數(shù)增長,也就是說如果其他條件不變,刀桿的懸伸增加1倍,刀桿的偏轉(zhuǎn)會增加到以前的8倍。

  鏜孔刀桿通常比外圓車刀桿具有更大的長徑比,因此使用重金屬及硬質(zhì)合金鏜刀桿是合理的?偟膩碚f,加工鎳基合金可以使用3倍長徑比的鋼制鏜刀或5倍長徑比的重金屬鏜刀(如重金屬防振刀桿)以及7倍長徑比的硬質(zhì)合金鏜刀。

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