资讯动态
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    刀具机械加工方式
    车削钛合金产品车削,易获得较好的表面粗糙度,加工硬化不严重,但切削温度高,刀具破损快。针对这些特点,主要在刀具、切削参数方面采取以下措施:刀具材料:根据工厂现有条件选用YG6,YG8,YG10HT。刀具几何参数:合适的刀具前后角、刀尖磨圆。较低的切削速度,适中的进给量,较深的切削深度,充分冷却,车外圆时刀尖不能高于工件中心,否则容易扎刀,精车及车削薄壁件时,刀具主偏角要大,一般为75~90度。铣削钛合金产品铣削比车削困难,因为铣削是断续切削,并且切屑易与刀刃发生粘结,当粘屑的刀齿再次切入工件时,粘屑被碰掉并带走一小块刀具材料,形成崩刃,极大地降低了刀具的耐用度。铣削方式:一般采用顺铣。刀具材料:高速钢M42。一般合金钢的加工均不采用顺铣,因机床丝杠、螺母间隙的影响,顺铣时,铣刀作用在工件上,在进给方向上的分力与进给方向相同,易使工件台产生间隙性窜动,造成打刀。对顺铣而言,刀齿开始切入就碰到硬皮而导致刀具破损。但由于逆铣切屑是由薄到厚,在*初切入时刀具易与工件发生干摩擦,加重刀具的粘屑和崩刃。为使钛合金顺利铣削,还应注意相对于通用标准铣刀,前角应减小,后角应加大。铣削速度宜低,尽量采用尖齿铣刀,避免使用铲齿铣刀。攻丝钛合金产品攻丝,因为切屑细小,易与刀刃及工件粘结,造成加工表面粗糙度值大,扭矩大。攻丝时丝锥选用不当及操作不当极易造成加工硬化,加工效率极低并时有丝锥折断现象。需优先选用一丝到位的跳牙丝锥,齿数应较标准丝锥少,一般为2~3齿。切削锥角宜大,锥度部分一般为3~4扣螺纹长度。为便于排屑,还可在切削锥部分磨出负倾角。尽量选用短丝锥以增加丝锥刚性。丝锥的倒锥部分应较标准的适当加大,以减少丝锥与工件的摩擦。铰削钛合金铰削时刀具磨损不严重,使用硬质合金和高速钢铰刀均可。使用硬质合金铰刀时,要采取类似钻削的工艺系统刚度,防止铰刀崩刃。钛合金铰孔时出现的主要问题是铰孔光洁度不好,必须用油石修窄铰刀刃带宽度,以免刃带与孔壁粘结,但要保证足够的强度,一般刃宽在0.1~0.15mm为好。切削刃与校准部分转接处应为光滑圆弧,磨损后要及时修磨,并要求各齿圆弧大小一致;必要时可加大校准部分倒锥。钻削钛合金钻削比较困难,常在加工过程中出现烧刀和断钻现象。这主要是由于钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等几方面原因造成的。因此,在钛合金钻削加工中须注意合理的钻头刃磨,大顶角、减少外缘前角、增大外缘后角,倒锥加至标准钻头的2~3倍。勤退刀并及时清除切屑,注意切屑的形状和颜色。如钻削过程中切屑出现羽状或颜色变化时,表明钻头已钝,应及时换刀刃磨。钻模应固定在工作台上,钻模引导刀面宜贴近加工表面,尽量使用短钻头。还有一个值得注意的问题是当采取手动进给时,钻头应在孔中不进不退,否则钻刃摩擦加工表面,造成加工硬化,使钻头变钝。磨削磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差,使磨削区产生高温,从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著下降,扩散和化学反应的结果,使工件被磨表面烧伤,导致零件疲劳强度降低,这在磨削钛合金铸件时更为明显。
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    刀具的结构涂层对干式加工的影响
    刀具的几何角度和参数:干式加工刀具通常以月牙洼磨损为主要失效原因,其是加工中刀具与切屑接触区域的温度升高所致。为此,应使刀具有大的前角和刃倾角。但前角增大后,切削刃强度会受影响,因此应配适宜的负倒棱或前刀面加强单元(刀尖圆整),使刀尖和刃口有足够体积的材料和较合理的方式承受切削热和切削力,减缓冲击和月牙洼扩展,使刀尖和刃口可在较长的切削时间里保持足够的强度。此外,刀具监控配合适的刀尖前角和刀尖后角,可使刀具刃口楔角增大,减少刀具与已加工表面之间的接触长度,有效降低后刀面的磨损和破损几率。刀具材料:目前的刀具材料,如新性能硬质合金、聚晶陶瓷和CBN等,有足够的耐高温磨损性能,能够在干式加工条件下使用。实践证明,尽管在干式加工中还不能将切削区产生的热量完全随切屑排出,但只要合理选择刀具几何形状、切削参数,使绝大部分切削热随切屑排出,就可取得良好的加工效果。干加工时,刀具切削材料*重要的是耐高温性。目前适用于干式加工的刀具材料有超细颗粒硬质合金、CBN、PCD、陶瓷、金属陶瓷和金刚石等。
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    刀具涂层
    刀具涂层:刀具材料可通过涂层处理,涂层的作用就像一层热屏障,因为它有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数。实现“固体润滑”,减少摩擦和粘接,刀具吸取热量较少,能承受较高的切削温度。涂层在干式加工中有几种功能:将刀具和切削材料隔离,减少摩擦、隔热;涂层在切削过程中的作用如同在刀具与切屑之间增加了一道力和热的隔离层,可阻止将热量传递到刀具基体,因而能保证刀具切削刃锋利,使切削刃硬度不会很快下降,可大大提高其耐高温性能;它们通过抑制从切削区到刀片(刀具)的热传导来减缓温度的冲击。除刀片有涂层外,也可在高速钢、硬质合金基体上进行适宜的涂层,如TiAlN涂层、TiCN涂层、TiAlN+MoS2涂层、类金刚石DLC(Diamond-Like-Carbon)涂层等,它们的性能对比如图所示。因此,刀具表面有涂层,可减小切屑和刀具之间的摩擦系数。刀具寿命的选择原则在干式加工选择刀具时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分为*高生产率刀具寿命和*低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时*少的目标确定,后者根据工序成本*低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些;对于机夹可转位刀具,由于换刀时间短,为了充分发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选得低些;对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具,刀具寿命应选得高些,尤其应保证刀具可靠性。选择刀具寿命时应在刀具几何角度、材料和涂层各方面综合考虑,且由于加工工件材料的不同,选择刀具的几何角度和涂层也不同。
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    刀具寿命收集
    刀具寿命是反映刀具质量的重要指标,在应用过程中,与加工零件的材质、装夹的状态、所使用的设备等条件息息相关。因此,刀具寿命在使用过程中并不是一个准确值,由于生产线加工状态基本一致,条件同。因此,大家可以借助App,对刀具的寿命进行周期采集和对比,检测出每把刀具的准确数值,然后再将数值输入到监控App中,不断对比和校正刀具寿命值,这样采集出来的数据才能适用于生产线的加工,并能保证生产线的正常运行,同时为后续同类产品的加工提供准确的刀具寿命参考值,具有一定的经济效益。现场收集的额定刀具寿命总是比极限寿命低,而使用App监控后,不断优化切削参数,得到的刀具寿命大部分比原来的寿命高。刀具的磨损、破损往往发生在一瞬间,为了保证产品加工的稳定性和生产线的顺利运行,对于加工过程中刀具寿命的控制要求非常高。目前采用刀具磨损和破损的监控App,基本上能够满足生产线刀具寿命的控制,达到监控生产线加工质量的目的,但在实际运用过程中还会存在很多不足之处,具体表现如下。1)刀具监控的App系统运行稳定性差,无法及时分析处理动态的特征信号,且通用性与扩展性差。2)对于反馈信号的参数提取方法及反应方式需要进一步改进。3)对于直径<6mm的刀具,加工过程中,无法通过检测主轴转矩进行实时跟踪,有一定的质量隐患。
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    生产线刀具寿命控制方法
    生产线在运行过程中,要求实时跟踪刀具的使用状况,方便快捷地反映零件的加工状态,通过同行业内的调研考察,可按以下几个方面控制生产线的刀具寿命。(1)刀具寿命全过程控制依据生产线加工的特点和现有设备的基本功能,采用系统自带的刀具预测功能,对所有的刀具进行寿命监控。首先将刀具的预测寿命值输入到刀具监控功能中相应的位置,刀具会在使用过程中实时跟踪,与输入的刀具寿命值进行比对,当刀具使用寿命与刀具预测寿命的差值达到临界点时,机床刀具寿命控制功能就会出现预警提示,提示操作人员及时更换刀具。(2)刀具磨损控制方法刀具磨损主要影响零件的加工尺寸和表面加工质量,对于生产线而言,线内零件连续加工,无人干预。为防止刀具出现磨损,造成成批性质量问题,一般采用在线测量技术,对所加工零件的精密尺寸进行检测,在线将测量的尺寸反馈给中控系统,中控系统根据实测值与零件加工的尺寸公差进行比对,如果出现不合格信息,中控系统会出现报警,终止加工。操作人员会根据中控系统的预警信息及时更换刀具,采用此种方法监控刀具磨损虽然有一定的延时性,但对于使用频次低的刀具而言,能达到控制零件,保证生产线正常运行的目的,因此该方法适宜控制生产线在运行过程中出现的刀具磨损现象。(3)刀具破损控制方法刀具破损会对零件的加工质量产生较大的隐患,如果不能及时发现,会直接影响整个孔系的加工,甚至会影响其他刀具的正常使用。因此,在生产线运行过程中,刀具破损是大家监控的重点。
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