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    前角的功用及选择
    1. 前角的功用  前角是刀具的重要几何角度之一,其数值大小、正负对切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损和已加工表面质量均有很大影响。(1)影响切削变形。增大前角,可使切削变形减小,切削力、切削热和切削功率减小。(2)影响切削刃强度及散热情况。增大前角,会使楔角减小,切削刃强度下降,散热体积减小;过大的前角,可能导致切削刃处出现弯曲应力,造成崩刃。(3)影响切屑形态和断屑效果。切削变形程度不同,切屑折断难易程度不同(见图1-49)。(4)影响已加工表面质量。a)正前角  b)负前角2. 选择原则  刀具合理前角主要取决于刀具材料和工件材料的性能,即:(1)刀具材料的抗弯强度及冲击韧度较高时,可选择大前角。(2)工件材料的强度和硬度较大时,宜选用较小前角,以保证刀具刃口强度;反之,宜选用较大前角。(3)其他具体加工条件。3. 前角选择口诀前角作用大,合理选择它;工件硬度高,前角要选小;工件塑性大,前角要选大;硬质合金刀,前角要选小;高速钢刀具,前角要选大;粗加工前角小,精加工前角大。4. 采用负倒棱强化切削刃  刀具前角增大,虽然可使切削变形和切削力减小,但往往受刃口强度的限制。在正前角的前刀面上磨出倒棱是较好的解决办法(见图1-50)。倒棱面可以是负前角、零前角或者小正前角,在实际应用中负倒棱应用较多。倒棱的主要作用是增强刃口,降低刀具破损。粗加工或断续切削脆硬材料时,负倒棱可减少崩刃,提高刀具使用寿命。用陶瓷刀具铣削淬火钢时,没有倒棱的刃口不能加工。此外,刀具倒棱处的楔角较大,可以改善散热条件。
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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:①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。②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。③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。④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。⑤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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    如何挑选麻花钻?
    钻孔加工,挑选钻头有3个*基本的条件:材质、涂层和几何特征。1.材质材质可以大概分为3种:高速钢、含钴高速钢和整体硬质合金。高速钢(HSS):从1910开始,高速钢用作切削刀具寿命已经有超过1个世纪的历史,是目前应用范围*广、也是*便宜的切削工具材质,高速钢的钻头既可以在手电钻上使用,也可以用在钻床等稳定性更好的环境。还有一个让高速钢经久不衰的原因可能是因为,高速钢材质的刀具可以重复的修磨,由于价格便宜,不仅用来磨成钻头,在车刀上的应用也特别广泛。含钴高速钢(HSSE): 含钴高速钢比高速钢的硬度和红硬性更好,硬度的提高也让它耐磨性得到提高,但同时也牺牲了一部分的韧性。与高速钢一样的是:他们都可以通过修磨来提高使用的次数。硬质合金(CARBIDE):硬质合金是金属基的复合材料。其中以碳化钨作为基体,以其他材料的一些材料作为粘合剂通过热等静压的方式进行烧结等一系列复杂的工艺制作而成。在硬度,红硬性,耐磨性等方面相比高速钢而言,有着巨大的提高。但硬质合金刀具的成本也比高速钢贵了不少。硬质合金在刀具寿命和加工速度上比以往的刀具材料更有优势,在刀具的重复修磨上,需要专业的修磨工具。2.涂层涂层根据使用的范围可以大致分为以下5种:无涂层:无涂层的刀具*便宜,通常用于加工铝合金、低碳钢等一些材质比较软的材料。黑色氧化涂层:氧化涂层可以提供比无涂层刀具更好的润滑性,在抗氧化和耐热性方面也更好一些,在使用寿命上可以提高超过50%。氮化钛涂层:氮化钛是*为常见的涂层材料,不适用于加工硬度比较高和加工温度高的材质。碳氮化钛涂层:碳氮化钛是从氮化钛发展而来,拥有更高的耐高温和耐磨性,通常为紫色或者蓝色。在哈斯的车间里用来加工铸铁材质的工件。氮化铝钛涂层:氮化铝钛比以上所有的涂层都要耐高温,所以能使用在更高的切削环境下。比如说加工高温合金。同样也适用于钢和不锈钢的加工,但是由于其中含有铝的元素,在加工铝时会发生化学反映,所以要避免加工含铝的材料。
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    刀具切屑折断的原理
    金属切削过程中,切屑是否容易折断,与切屑的变形有直接联系,所以研究切屑折断原理必须从研究切屑变形的规律入手。刀具监控切削过程中所形成的切屑,由于经过了比较大的塑性变形,它的硬度将会有所提高,而塑性和韧性则显著降低,这种现象叫冷作硬化。经过冷作硬化以后,切屑变得硬而脆,当它受到交变的弯曲或冲击载荷时就容易折断。切屑所经受的塑性变形越大,硬脆现象越显著,折断也就越容易。在切削难断屑的高强度、高塑性、高韧性的材料时,应当设法增大切屑的变形,以降低它的塑性和韧性,便于达到断屑的目的。切屑的变形可以由两部分组成:第一部分是切削过程中所形成的,大家称之为基本变形。用平前刀面车刀自由切削时所测得的切屑变形,比较接近于基本变形的数值。影响基本变形的主要因素有刀具前角、负倒棱、切削速度三项。前角越小,负倒棱越宽、切削速度越低,则切屑的变形越大,越有利于断屑。所以,减小前角、加宽负倒棱,降低切削速度可作为促进断屑的措施。第二部分是切屑在流动和卷曲过程中所受的变形,大家称之为附加变形。因为在大多数情况下,仅有切削过程中的基本变形还不能使切屑折断,必须再增加一次附加变形,才能达到硬化和折断的目的。迫使切屑经受附加变形的*简便的方法,就是在前刀面上磨出(或压制出)一定形状的断屑槽,迫使切屑流入断屑槽时再卷曲变形。切屑经受附加的再卷曲变型尼人斯网址螅徊接不痛嗷彼鲎驳焦ぜ或后刀面上时,就很容易被折断了。
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    刀具按磨损原因可分为
    1)磨料磨损被加工材料中常有一些硬度极高的微小颗粒,能在刀具表面划出沟纹,这就是磨料磨砂损。磨料磨损在各个面都存在,前刀面*明显。而且各种切削速度下都能发生麻料磨损,但对于低速切削时,由于切削温度较低,其它原因产生的磨损都不明显,因而磨料磨损是其主要原因。另处刀具硬度越低磨料麻损越严重。2)冷焊磨损切削时,工件、切削与前后刀面之间,存在很大的压力和强烈的摩擦,因而会发生冷焊。由于摩擦副之间有相对运动,冷焊将产生破裂被一方带走,从而造成冷焊磨损。冷焊磨损一般在中等切削速度下比较严重。根据实验表明,脆性金属比塑性金属的抗冷焊能力强;多相金属比单向金属小;金属化合物比单质冷焊倾向小;化学元素周期表中B族元素与铁的冷焊倾向小。高速钢与硬质合金低速切削时冷焊比较严重。3)扩散磨损在高温下切削、工件与刀具接触过程中,双方的化学元素在固态下相互扩散,改变刀具的成分结构,使刀具表层变得脆弱,加剧了刀具破损。扩散现象总是保持着深度梯度高的物体向深度梯度低物体持续扩散。例如硬质合金在800℃时其中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中去,WC分解为钨和碳扩散到钢中去;PCD刀具在切削钢、铁材料时当切削温度高于800℃时,PCD中的碳原子将以很大的扩散强度转移到工件表面形成同行群:528550242新的合金,刀具表面石墨化。钴、钨扩散比较严重,钛、钽、铌的抗扩散能力较强。故YT类硬质合金耐磨性较好。陶瓷和PCBN切削时,当温度高达1000℃-1300℃时,扩散磨损尚不显著。 工件、切屑与刀具由于材料的同,切削时在接触区将产生热电势,这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具的磨损。这种在热电势的作用下的扩散磨损,称为“热电磨损”。4)氧化磨损当温度升高时刀具表面氧化产生较软的氧化物被切屑摩擦而形成的磨损称为氧化磨损。如:在700℃~800℃时空气中的氧与硬质合金中的钴及碳化物、碳化钛等发生氧化反应,形成较软的氧化物;在1000℃时PCBN与水蒸气发生化学反应。
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