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    刀具高速切削加工技术特点
    高速切削加工技术中的“高速”是一个相对概念,对于不同的加工方法和工件材料与刀具材料,高速切削加工时应用的切削速度并不相同。通常把切削速度比常规高出5~10倍甚至以上的切削加工叫作高速切削或超高速切削。以德国达姆施塔特工业大学H.Schulz教授提出的铣削速度范围比较具有代表性:铝合金1000~7000m/min,铸铁800~3000m/min,钢500~2000m/min,钛合金100~1000m/min,镍基合金50~500m/min。传统硬质合金类刀具加工铝合金壳体切削速度一般在150~300m/min之间,而聚晶金刚石(PCD)类刀具的切削速度能达到2000m/min以上,实现高速切削。高速切削加工时,高切削速度在材料剪切区短时释放大量热能。因此,随着切削速度的增加,切削的剪切区、切屑压缩区和变形区内材料的单位切削力反而下降。总切削力和必需的切削功率同样下降。高速切削工艺典型的小切削深度结合高进给速度和高主轴转速,将降低切削刃切入工件的时间,或称接触时间。威尼人斯网址在高速切削加工过程中还应该考虑的一个问题是刀柄与机床主轴锥孔的连接方式,常用的锥柄有BT、HSK、CAT及CAPITO等多种形式,但是在高速切削时HSK因其独特的双面接触过定位结构可以保证刀尖很高的跳动要求,性能卓越,特别适合高转速工况。
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    切削液的种类和特性
    切削刀具与加工对象的力学性能匹配问题主要是指刀具与工件材料的强度、韧性和硬度等力学性能参数要相匹配。具有不同力学性能的刀具材料所适合加工的工件材料有所不同。①刀具材料的硬度顺序为:金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。②刀具材料的抗弯强度顺序为:高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具。③刀具材料的韧度大小顺序为:高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。高硬度的工件材料,必须用更高硬度的刀具来加工,刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般要求在60 HRC以上。威尼人斯网址刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。如,硬质合金中含钴增多时,其强度和韧性增加,硬度降低,适合于粗加工;含钴量减少时,其硬度及耐磨性增加,适合于精加工。具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以高的速度进行切削,允许的切削速度可比硬质合金提高2—10倍。
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    刀具钝化的目的
    刃口钝化技术,其目的就是解决刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷,使其锋值减少或消除,达到圆滑平整,既锋利坚固又耐用的目的。刀具钝化的主要效果为:刃口的圆化:去除刃口毛刺、达到精确一致的倒圆加工。刃口毛刺导致刀具磨损,加工工件的表面也会变得粗糙,经钝化处理后,刃口变得很光滑,极大减少崩刃,工件表面光洁度也会提高。对刀具凹槽均匀的抛光,提高表面质量和排削性能。槽表面越平整光滑,排屑就越好,就可实现更高速度的切削。同时表面质量提高后,也减小了刀具与加工材料咬死的危险性。并可减少40%的切削力,切削更流畅。去除刀具涂层后产生的突出小滴,提高表面光洁度、增加润滑油的吸附。涂层后的刀具表面会产生一些微小的突出小滴,提高了表面粗糙度,使得刀具在切削过程容易产生较大的摩擦热,降低切削速度。刀具监控经过钝化抛光后,小滴被去除,同时留下了许多小孔,在加工时可以吸附更多的切削液,使得切削时产生的热量大大减少,可以极大得提高切削加工的速度。
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    刀具结构分析
    对于刀具破损和刀体损坏的问题,根据加工信息和现场操作人员的反馈,大家与现场技术人员一起对同类型的问题进行比较和研究,估计出现这种情况的原因可能有以下几点:(1)机床加工参数的设置合理性,加工参数是否存在变更;(2)工序加工内容变更,加工过程更改;(3)刀具结构合理性。检查完刀具的设定参数没有问题之后,大家从之前的加工内容上进行分析,这把刀具已经使用长达 4 年之久了,如果在参数没有修改,会不会是之前的工序没有加工完全导致该刀片受损?在刀具室重新检查刀具破损的情况,在刀片的安装位置,大家找到了突破点,刀具 D2 刀刃位置共计存在 2 个刀刃,其中 1 个位固定刀片,另外一个位可调刀片,刀具室一般在装配完成刀片之后,通过可调刀刃将刀片调整至和固定刀刃同样的高度,以保证加工的稳定,但是刀具调整是使用后端的一个螺钉,将刀片顶起,但是顶起到一定的阶段,势必会产生一定的间隙,那么这个间隙会对加工产生什么样的影响呢? 结合这把刀加工的位置,大家不难看出,由于前一把刀加工完成之后,生成了直径 16mm 左右的一个倒角,而该刀具直径为 20.5mm,单边接触的过程中,只有 2mm 左右,而刀具为 z 向移动,所以产生的切削力与刀片的链接螺栓形成了一个杠杆,造成了刀片的转动,而该位置的螺纹为右旋螺纹,所以受力造成的旋转方向正好为螺纹松开方向,造成刀片松动,产生破损,损坏刀体。
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    刀具切屑形状的分类
    根据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的具体情况,切屑形状一般有:带状屑、C 形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等。1、带状屑刀具监控高速切削塑性金属材料时,如不采取断屑措施,极易形成带状屑,此形屑连绵不断,常会缠绕在工件或刀具上,易划伤工件表面或打坏刀具的切削刃、甚至伤人,因此应尽量避免形成带状屑。2、C形屑车削一般的碳钢、合金钢材料时,如采用带有断屑槽的车刀则易形成C形屑。C形屑没有了带状屑的缺点。但C形屑多数是碰撞在车刀后刀面或工件表面而折断的。切屑高频率的碰断和折断会影响切削过程的平稳性,从而影响已加工表面的粗糙度。所以,精加工时一般不希翼得到C形屑.而多希翼得到长螺卷屑,使切削过程比较平稳。3、发条状卷屑在重型车床上用大切深、大进给量车削钢件进,切屑又宽又厚,若形成C形屑则容易损伤切削刃,甚至会飞崩伤人。所以通常将断屑槽的槽底圆弧半径加大,使切屑成发条状在加工表面上碰撞折断,并靠其自重坠落。4、长紧卷屑长紧卷屑形成过程比较平稳,清理也方便,在普通车床上是一种比较好的屑形。5、宝塔状卷屑数控加工、机床或自动线加工时,希翼得到此形屑,因为这样的切屑不会缠绕在刀具和工件上。而且清理也方便。6、崩碎屑在车削铸铁、脆黄铜、铸青铜等脆性材料时,极易形成针状或碎片状的崩碎屑,既易飞溅伤人、又易研损机床。若采用卷屑措施,则可使切屑连成短卷状。总之,切削加工的具体条件不同,希翼得到切屑的形状也不同,但不论什么形状的切屑,都要断屑可靠。
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