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車床干式切削刀具材料與要求
日期:2009年11月09 來源:沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字:車床
千式切削是消除切削液污染、降低產(chǎn)品成本、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的最有效途徑。實(shí)現(xiàn)干式切削的量大技術(shù)難題足刀具,它是使于式切削加工得以順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。必須選擇合理的刀具結(jié)構(gòu)和刀具材料,設(shè)計(jì)合理的刀具幾何參數(shù),并采取相應(yīng)的工藝措施。干式切削技術(shù)已成為金屬切削加工發(fā)展的趨勢之一。
(1)干式切削加工對刀具材料的要求
干式切削加工過程中,刀具要承車床受很大的壓力,同時由于切削時產(chǎn)生的金屬塑性變形,以及在無切削液的情況下刀具、切屑、工件相互接觸表面間將產(chǎn)生更強(qiáng)烈的摩擦,使刀具切
削刃上產(chǎn)生極高的溫度并受到很大的應(yīng)力作用,在這樣的條件下,刀具將迅速磨損或破損。因此,十式切削刀具必須具備以下性能:
①具有較高的耐熱性和良好的耐磨性;
②具有更高的強(qiáng)度和耐沖擊韌性;
③切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小。
目前適用于干式切削的刀具材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷及金屬陶瓷、CBN及PCD等。對硬質(zhì)合金刀具來說,表面涂層足提高其性能的最有效措施車床。涂層在切削過程中的作用如同在刀具與切屑lT.件之間增加了力和熱的隔離層,可有效地阻止將熱量傳遞到刀具基體L。另外,MoS2等“軟”涂層司有效降低刀具裹面的摩擦系數(shù)。
近年來開發(fā)成功的納米涂層技術(shù),將數(shù)百層具有軟、硬不同特性的涂層復(fù)合疊加,總厚度僅為2~5gm,既使刀具的硬度和韌性顯著增加,又使其具有優(yōu)異的抗摩擦、抗磨損和自潤滑性能,非常適合干式切削。
(2)干式切削加工對刀具結(jié)構(gòu)的要求
千式切削時,刀尖和刃口承受的熱負(fù)荷大人增加,容易產(chǎn)生各種刃門損傷,最終導(dǎo)致刀具失效。為了保證丁件加丁質(zhì)量和刀具壽命,要求JJ具設(shè)計(jì)盡可能使加工產(chǎn)生的切削力和摩擦力要小,排屑效果要好。因此,寸:式切削要求必須對刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),如把刀具設(shè)計(jì)為負(fù)前角或使車床前刀面凸起,可顯著延緩月牙洼對刀刃的損害;增大負(fù)刃傾角,改善//刃及刀尖的切入狀態(tài),以提高刀具的抗沖擊和抗熱震能力等。
歐洲的一些刀具制造商己開發(fā)出許多有利于干式切削幾何形狀的刀具,可供用戶選用。例如,瑞典[1[高(SECO)公司設(shè)計(jì)的具有ME型斷屑槽的八角形銑刀片,能有效控制切屑的形成和排屑,特別適用于干式銑削。
(3)準(zhǔn)十式切削
在有些場合(如深孔鉆削、攻絲等)要實(shí)現(xiàn)不用切削液的完全干式切削仍是團(tuán)難的,因此,完全干式切削下藝的應(yīng)用范圍有 定限制,這時町采用最小量潤滑(Minimum QuantityLubrication,MQL)的準(zhǔn)干式切削廳式或低溫冷風(fēng)切削。最小量潤滑,也稱噴霧潤滑,它址用壓縮空氣使微量的潤滑液(通常為植物油)車床霧化,并以很高的速度噴向高溫切削區(qū),叫以起到冷卻、潤滑和排屑的作用。MQL切削中,潤滑液的用量是濕式切削的1/10000,—•般僅為0.03一O.2L/h,而同等用量所吸收的熱量卻是濕式澆注法的1000倍,因而既提高了工效,又不會對環(huán)境造成人的污染。MQL技術(shù)只要使用得當(dāng),btl52后的刀具、下件和切屑都是干燥的,避免了后期的處理,清潔和干凈的切屑經(jīng)過壓縮還可以回收伸用,故又稱為準(zhǔn)十式切削。
低溫冷風(fēng)切削是在MQL切削技術(shù)的基礎(chǔ)上,用一IO~C一一IOO'C的低溫冷風(fēng)替代常溫壓縮竄氣,并別F常微量的植物油進(jìn)行棍合,從而實(shí)現(xiàn)冷卻潤滑的切削方法。研究表明:在金屬切削車床過程中,如果只給加工點(diǎn)提供微量、潤滑效果良好且末被氧化的植物油,加工點(diǎn)會因高溫而喪失潤滑性,刀具很快就會磨損;如果只提供低溫冷風(fēng),加工點(diǎn)的高溫得到緩解,刀具磨損也會有所延緩;但如果在提供低溫冷風(fēng)的同時,再加上潤滑效果良好且未被氧化的微量植物油,不僅加下點(diǎn)的高溫得到緩解,而且刀具表面的潤滑也可得到保證。試驗(yàn)證明,采用低溫冷風(fēng)切削時,車刀的壽命可以延長2倍以l。
近幾年來,國外對低溫冷風(fēng)切削技術(shù)的研究已趨成熟,一些機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)已相繼推出采用該技術(shù)的機(jī)床產(chǎn)品。例如, 日本安田工業(yè)公司的加工中心采用在電動機(jī)軸、刀桿軸的中心插入絕熱風(fēng)管的結(jié)構(gòu),使一30℃低溫冷風(fēng)直通刀刃,該結(jié)構(gòu)人大改善了切削條什,更有利于低溫冷風(fēng)切削加上丁藝的實(shí)施。此外,車床日本三井精機(jī)推出的加丁中心、岡本工作機(jī)械推出的平面磨床、森精機(jī)推出的車床等,都使用了低溫冷風(fēng)切削技術(shù)。為了保證切屑的迅速處理,這些機(jī)床的結(jié)構(gòu)都作了較大的調(diào)整。
無論是采用MQL技術(shù)還是低溫冷風(fēng)切削技術(shù),車床目前國內(nèi)還缺乏在不同的生產(chǎn)工藝巾的今面、系統(tǒng)和深入的試驗(yàn)研究,同時也沒用商品化的噴霧裝置和低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置,但這些都不會成為MQL技術(shù)和低溫冷風(fēng)切削技術(shù)迅速完善和推廣的障礙。相信在不遠(yuǎn)的將來,綠色切削技術(shù)會成為切削技術(shù)的主流。
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