作為數控加工的終究執(zhí)行者,零件的加工功率、加工質量、加工進程的穩(wěn)定性等都與其有直接相關。以XXC.13.001為例,一把適合的刀具將其粗加工進程中的一個工步由本來8小時的加工時刻縮短至3小時,由此可見刀具對數控加工的重要影響。
現代切削刀具材料經歷了從碳素工具鋼、高速鋼,展開到硬質、陶瓷、PCBN、PCD,刀具的切削功用越來越好,直接促進了數控加工的極大展開。高速鋼刀具熱硬性高,有較高的耐磨性、強度和耐性,與硬質合金相比,其最大利益是可加工性好并具有出色的歸納力學功用。由于其出色的功用,現在高速鋼仍是世界各國運用最廣泛的刀具材料之一。硬質合金刀具由硬度和熔點很高的碳化物(硬質相)和金屬粘接相經粉末冶金方法而制成,其硬度遠高于高速鋼,在540℃時,硬度仍可達82~87HRA,與高速鋼常溫時硬度相同。硬質合金刀具的硬度和耐性跟著金屬粘接相的含量而改變,一般跟著金屬相含量的增多,硬度下降而耐性增強。陶瓷刀具研制成功以來,由于其出色的功用,頗受商場歡迎。陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好,抵觸因數低,耐高溫、耐熱性好等利益,陶瓷刀具已經成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。但是陶瓷刀具抗彎強度低,承受沖擊載荷才干較差,當加工面呈現凸凹或加工進程振蕩較大時簡略崩刃,不適于在低速和沖擊負荷下切削。陶瓷刀具承受熱沖擊載荷才干較差,切削進程不能運用冷卻液,能夠實現干式切削。CBN刀具在硬度和導熱率方面僅次于金剛石,具有高的硬度和耐磨性,很高的熱穩(wěn)定性,優(yōu)秀的化學穩(wěn)定性,較好的熱導性,較低的抵觸因數等,基本上具有完美刀具的全部功用,但強度和耐性較差,運用時應防止過大的沖擊造成刀具崩刃,因此一般選用負前角高速切削。CBN刀具貴重的價格也是約束其普遍運用的重要因素。
在刀具材料的展開進程中,涂層技術的發(fā)生和運用為刀具的強度、硬度和耐性之間的對立聯系找到了緩解方法,成為切削刀具展開史上的一次革新。刀具涂層技術主要是選用物理或許化學氣相堆積的方法,在刀具表面上獲得幾微米到十幾微米厚的硬質膜。刀具涂層具有高的硬度耐磨性,高的化學穩(wěn)定性和抗粘結功用,低的抵觸因數等利益。在刀具基體表面增加涂層,能夠很好地解決硬質合金等刀具硬度較軟、耐磨性較差、高溫時簡略氧化等問題。當涂層的功用與基體功用差距較大或與基體材料粘結不結實時,能夠選用多層涂層,逐步改善涂層的耐性、涂層與基體的結合強度、涂層的耐磨性等問題。涂層技術大大增強刀具硬度、耐性,前進刀具耐磨性和抗氧化性,從而延伸刀具運用壽數和改善刀具的切削加工功用。
鋁鎂合金硬度和強度較低,導熱功用較好,歸于易切削材料。切削線速度能夠抵達1200m/min左右的水平。切深和切寬能夠給較大的參數,粗加工進程中盡量選用小切深、高轉速、快進給的方式來前進功率,但切深不宜過淺,防止切屑發(fā)生自燃。加工進程中,刀具選擇時,選擇較大的前角和后角,刀具切削刃應該尖銳、潤滑。
不銹鋼材料熱強度高、耐性大、粘附性強、導熱系數低,加工硬化現象嚴峻,切削進程中振蕩激烈,簡略損壞刀具。選擇合理的切削參數和適合濃度及壓力的切削液,運用一般的硬質合金涂層刀具都能夠抵達較為理想的切削效果。
鈦合金和鎳基高溫合金歸于公司比較難加工的材料,實現難加工材料的有用加工,關鍵在于:優(yōu)選刀具材料:高功用高速鋼、新式硬質合金、涂層刀具、陶瓷刀具、CBN刀具和金剛石刀具;選擇適合的刀具幾何參數;選用恰當的冷卻潤滑條件;選用優(yōu)化的加工參數。
鈦合金的導熱系數低,切削溫度可比切削45#鋼時高出數百度以上;鈦合金的彈性模量低,已加工表面回彈現象嚴峻,后刀面與已加工表面抵觸,切削溫度升高,刀具后刀面磨損嚴峻;切屑與前刀面的接觸長度短,接觸面上的應力大;鈦合金的化學活性大,與刀具親合力大,簡略與大氣中的多種元素發(fā)生化學反應,構成硬而脆的外皮,刀具簡略發(fā)生積屑瘤,切削進程中刀具簡略發(fā)生粘結磨損。由于鈦合金回彈嚴峻,切削加工時刀具的后角要大,選擇10°左右,為保證刃口強度,刀具前角不能過大,大約5°左右。鈦合金銑削時,盡量運用大螺旋角,在保證刀具強度的前提下增加刀具的尖銳程度。切削加工進程中許多運用不含氯元素的切削液。
高溫合金導熱系數很低,低于45鋼的三分之一,切削溫度高;高溫強度高,在600~900℃時依然抵達中碳鋼的室溫強度,切削力是切削一般鋼材的兩到三倍;合金中有許多的安排致密的固溶體,切削時晶格歪曲嚴峻,冷硬現象嚴峻;含有許多的金屬碳化物、硼化物、氧化物以及金屬間化物的硬質點,刀具極易磨損。以公司XX.44.003零件為例,材料為GH710,硬度大約為42~44HRC,由于材料內部含有許多硬質點,實踐硬度遠不止于44HRC,加工進程中刀具簡略由于切削溫度過高,冷卻效果不到位而發(fā)生氧化和磨損。刀具也簡略在切削進程中遇到硬質點而崩刃。車削加工時,刀片盡可能選擇較大的前后角,前進刀片強度,銑削時盡量選用大螺旋角銑刀。運用陶瓷刀具和CBN刀具切削時,必須選用負前角的刀具,防止在切削加工進程中因過大的沖擊載荷而崩刃。
實踐切削加工進程中,刀具的選擇和相對應的切削參數的選擇應根據加工狀況而定,歸納加工成本、加工功率、金屬切除量等因素,選擇最適合的刀具才是最好的刀具。