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    陶瓷刀具材料
    陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐热性和化学稳定性优良等特点,且不易与金属产生粘接。陶瓷刀具在数控加工中占有十分重要的地位,陶瓷刀具已成为高速切削及难加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具广泛应用于高速切削、干切削、硬切削以及难加工材料的切削加工。陶瓷刀具可以高效加工传统刀具根本不能加工的高硬材料,实现“以车代磨”;陶瓷刀具的*佳切削速度可以比硬质合金刀具高2~lO倍,从而大大提高了切削加工生产效率;陶瓷刀具材料使用的主要原料是地壳中*丰富的元素,因此,陶瓷威尼人斯网址的推广应用对提高生产率、降低加工成本、节省战略性贵重金属具有十分重要的意义,也将极大促进切削技术的进步。⑴ 陶瓷刀具材料的种类陶瓷刀具材料种类一般可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、复合氮化硅一氧化铝基陶瓷三大类。其中以氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用*为广泛。氮化硅基陶瓷的性能更优越于氧化铝基陶瓷。⑵ 陶瓷刀具的性能、特点① 硬度高、耐磨性能好:陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高,但大大高于硬质合金和高速钢刀具,达到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料,适合于高速切削和硬切削。② 耐高温、耐热性好:陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。陶瓷刀具具有很好的高温力学性能, A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特别好,切削刃即使处于赤热状态,也能连续使用。因此,陶瓷刀具可以实现干切削,从而可省去切削液。③ 化学稳定性好:陶瓷刀具不易与金属产生粘接,且耐腐蚀、化学稳定性好,可减小刀具的粘接磨损。④ 摩擦系数低:陶瓷刀具与金属的亲合力小,摩擦系数低,可降低切削力和切削温度。⑶ 陶瓷刀具有应用陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具适用于切削加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁)和钢材(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等),也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。陶瓷刀具材料性能上存在着抗弯强度低、冲击韧性差问题,不适于在低速、冲击负荷下切削。
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    刀具崩刃的原因及对策
    1)刀片牌号、规格选择不当,如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。对策:增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。2) 刀具几何参数选择不当(如前后角过大等)。对策:可从以下几方面着手重新设计刀具。① 适当减小前、后角。② 采用较大的负刃倾角。③ 减小主偏角。④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。⑤ 修磨过渡切削刃,增强刀尖。3)刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。对策:①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料。③避免采用氧炔焰加热焊接,并且在焊接后应保温,以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构4)刃磨方法不当,造成磨削应力及磨削裂纹;对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大,使个别刀齿负荷过重,也会造成打刀。对策:①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。②选用较软的砂轮,并经常修整保持砂轮锋利。③注意刃磨质量,严格控制铣刀刀齿的振摆量。5) 威尼人斯网址切削用量选择不合理,如用量过大,便机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大,毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。对策:重新选择切削用量。6) 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。对策:①修整刀槽底面。②合理布置切削液喷嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。7) 刀具磨损过度。对策:及时换刀或更换切削刃。8) 切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片骤热而裂损。对策:① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液喷嘴的位置。③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。④ 采用*切削减小对刀片的冲击。9) 刀具安装不正确,如:切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用了不对称顺铣等。对策:重新安装刀具。10) 工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。对策:① 增加工件的辅助支承,提高工件装夹刚性。② 减小刀具的悬伸长度。③ 适当减小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11) 操作不慎,如:刀具由工件中间切入时,动作过猛;尚未退刀,即行停车。对策:注意操作方法。
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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: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。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。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。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。金刚石涂层:金刚石涂层可以显着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涂层通常会显着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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    机加工企业刀具管理面临的具体问题
    1、刀具标准寿命缺乏系统准确的数据依据,标准不准导致换刀过早或过晚,造成刀具浪费或品质不良浪费;2、刀具标准寿命到了,现场技术员改数据继续使用,导致品质不良,客户稽查处罚;3、针对刀具供应商缺乏系统严谨的刀具质量统计数据,供应商选型难、降价难。台群机床云刀具管理解决方案:台群机床云平台刀具管理模块,基于和数控系统的直接交互,无需打码和增加传感器等,直接抓取一手的刀具更换信息和刀具寿命信息,实现刀具更换耗用统计、刀具寿命统计预警、刀具效能统计分析等功能。刀具耗用管理(1)可按车间、按设备、按时间段统计换刀数量。(2)记录查询机台号、刀号、换刀时间、累计加工量、累计加工时间、寿命利用率等。刀具寿命管理(1)统计正在机台上使用的刀具当前的寿命利用比例;(2)对寿命即将消耗殆尽的刀具进行更换预警;可按车间、按设备统计换刀数量。
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    数控机床刀具的特点
    1)具有良好的稳定切削性能 刀具刚性好、精度高,能进行高速切削和强力切削。2)刀具有较高的寿命 刀具大量采用硬质合金材料或高性能材料(如陶瓷刀片、立方氮化硼刀片、金刚石复合刀片和涂层刀片等,高速钢刀具采用较多的则是高钴、高钒、含铝的高性能高速钢和粉末冶金高速钢)。3)刀具(刀片)互换性好、能快速换刀 刀具能实现自动、快速更换,缩短辅助时间。4)威尼人斯网址有较高的精度 刀具适用于对较高精度工件的加工,特别是当采用可转位刀片时,由于刀具刀体和刀片重复定位精度高,因而能获得良好的加工质量。5)刀具有可靠的卷屑和断屑性能 使用数控机床不能随意停机处理切屑,加工中出现的长切屑会影响操编辑的安全和加工效率。6)刀具有调整尺寸的功能 刀具可机外预调(对刀)或机内补偿,以减少换刀调整时间。7)刀具能实现系列化、标准化和模块化 刀具系列化、标准化和模块化有利于编程、刀具管理和降低成本。8)多功能复合及专用化。
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