资讯动态
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    刀具磨损机制
       (1)硬质点划痕 由工件材料中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等在刀具表面上划出一条条沟纹,造成机械磨损。硬质点划痕在各种切削速度下都存在,它是低速切削刀具(如拉刀、板牙等)产生磨损的主要原因。   (2)冷焊粘结 切削时,切屑与前刀面之间由于高正压力和高温度的作用,切屑底面材料与前刀面发生冷焊粘结形成冷焊粘结点,在切屑相对于刀具前刀面的运动中冷焊粘结点处刀具材料表面微粒会被切屑粘走,造成粘结磨损。上述冷焊粘结磨损机制在工件与刀具后刀面之间也同样存在。在中等偏低的切削速度条件下,冷焊粘结是产生磨损的主要原因。   (3)扩散磨损 切削过程中,刀具后刀面与已加工表面、刀具前刀面与切屑底面相接触, 由于高温和高压的作用,刀具材料和工件材料中的化学元素相互扩散,使刀具材料化学成分发生变化,耐磨性能下降,造成扩散磨损。    例如,用硬质合金刀具切削钢质工件时,切削温度超过800℃,硬质合金刀具中的Co、C、W等元素就会扩散到切屑和工件中去,由于Co元素减少,硬质相(WC 、TiC )的粘结强度下降,导致刀具磨损加快。扩散磨损在高温下产生,且随温度升高而加剧。  (4)化学磨损 在一定温度作用下,刀具材料与周围介质(例如空气中的氧,切削液中的极压添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成硬度较低的化合物,易被切屑和工件擦掉造成刀具材料损失,由此产生的刀具磨损称为化学磨损。化学磨损主要发生在较高的切削速度条件下。
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    刀具寿命延长20-40%
    为了应对因刀具悬伸过长而造成的加工条件困难和不稳定的挑战,山高JS754短刃系列立铣刀具有较短的刃口长度,可*大限度地提高刀具价值,同时使刀具寿命延长20-40%。这款四刃立铣刀是为车铣复合机床设计的,它采用了业界公认的JS754切削几何形状和独特的HXT涂层,以实现高性能加工。这种设计使山高JS754系列成为针对ISO M(不锈钢)和S(耐热合金和钛)等材料困难应用的理想选择。JS754的较短长度增加了强度和振动控制,在使用主轴或副主轴、各类铣头和动力刀座加工时,可以显著增加刀具的稳定性。*小间隙设置的理想选择许多数控车铣复合机床的设计往往有一个有限的加工包络面,可能无法使用较长的立铣刀。JS754 Stub系列的短刃长在这些机床的动力刀座或第二轴上需要更少的空间。该立铣刀系列提供了移动的自由度,可以在狭小的工作空间内轻松地在零件周围进行操作,增加刀具的稳定性,这使得车间可以*大限度地发挥车铣复合机床的优势,包括缩短安装时间和提高零件质量。JS754系列提供倒角和不同刀具圆角半径的配置,直径从3毫米到16毫米,有圆柱和侧固式刀柄。“在所有制造领域,特别是通用加工和航空航天领域,多品种小批量(HMLV)的生产环境持续推动了对自动化和效率的需求,*常见的是通过车铣复合机床实现,"山高刀具的Rob Mulders说,"JS754系列为单一类型的零件制造贡献了巨大的灵活性,与多用途设备一道满足了客户对多功能性的需求。"减少立铣刀浪费由于其较短的切削长度,JS754短柄立铣刀可沿刀具的整个长度提供完全的刀具啮合。这*大限度地提高了刀刃的利用率,有助于减少硬质合金的浪费,以提高效率和增加可持续性。
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    刀具改变基体
    通过在1-5μm范围内改变碳化钨的粒度,制造时可以改变硬质合金刀具的基体性能。基体材料的粒度对于切削性能和刀具寿命起着重要作用。粒度越小,刀具的耐磨性越好。反之,粒度越大,刀具的强韧性越好。细颗粒基体主要用于加工航空牌号材料(如钛合金、Inconel合金和其他高温合金)的刀片。此外,将硬质合金刀具材料的钴含量提高6%-12%,可以获得更好的韧性。因此,可以通过调整钴含量来满足特定切削加工的要求,无论这种要求是韧性还是耐磨性。刀具基体的性能还可以通过在接近外表面处形成富钴层,或者通过在硬质合金材料中有选择性地添加其他合金元素(如钛、钽、钒、铌等)而获得增强。富钴层可以显著提高切削刃强度,从而提高粗加工和断续切削刀具的性能。此外,在选择与工件材料和加工方式相匹配的刀具基体时,还需要考虑另外5种基体特性——断裂韧性、横向断裂强度、抗压强度、硬度和耐热冲击性能。例如,如果硬质合金刀具出现沿切削刃崩刃的现象,就应该选用具有较高断裂韧性的基体材料。而在刀具出现切削刃直接失效或破损的情况下,可能采用的解决方案是选用具有较高横向断裂强度或较高抗压强度的基体材料。对于切削温度较高的加工场合(如干式切削),通常应该**硬度较高的刀具材料。在可以观察到刀具产生热裂纹的加工场合(在铣削加工中*常见),建议选用耐热冲击性能较好的刀具材料。
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    刀具涂层选择
    涂层也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂层技术包括:01氮化钛(TiN)涂层:这是一种通用型PVD和CVD涂层,可以提高刀具的硬度和氧化温度。02碳氮化钛(TiCN)涂层:通过在TiN中添加碳元素,提高了涂层的硬度和表面光洁度。03氮铝钛(TiAlN)和氮钛铝(AlTiN)涂层:氧化铝(Al2O3)层与这些涂层的复合应用可以提高高温切削加工的刀具寿命。氧化铝涂层尤其适合干式切削和近干切削。AlTiN涂层的铝含量较高,与钛含量较高的TiAlN涂层相比,具有更高的表面硬度。AlTiN涂层通常用于高速切削加工。04氮化铬(CrN)涂层:这种涂层具有较好的抗粘结性能,是对抗积屑瘤的**解决方案。05金刚石涂层:金刚石涂层可以显著提高加工非铁族材料刀具的切削性能,非常适合加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其他高磨蚀性材料。但金刚石涂层不适合加工钢件,因为它与钢的化学反应会破坏涂层与基体的粘附性能。近年来,PVD涂层刀具的市场份额有所扩大,其价格也与CVD涂层刀具不相上下。CVD涂层的厚度通常为5-15μm,而PVD涂层的厚度约为2-6μm。在涂覆到刀具基体上时,CVD涂层会产生不受欢迎的拉应力;而PVD涂层则有助于对基体形成有益的压应力。较厚的CVD涂层通常会显著降低刀具切削刃的强度。因此,CVD涂层不能用于要求切削刃非常锋利的刀具。
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    在选择数控机床加工刀具时,还应考虑以下几方面的问题
    (1)数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求,刀具材料应与工件材料相适应。(2)切削性能好。为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量,刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时,同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定,以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。(3)精度高。为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求,刀具必须具有较高的精度,如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度高达0.005mm。(4)可靠性高。要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行,要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。(5)耐用度高。数控加工的刀具管理,不论在粗加工或精加工中,都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度,以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数,从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。(6)断屑及排屑性能好。数控加工中,断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理,切屑易缠绕在刀具和工件上,会损坏刀具和划伤工件已加工表面,甚至会发生伤人和设备事故,影响加工质量和机床的安全运行,所以要求刀具具有较好的断屑和排屑性能。
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