數(shù)控加工固然仍舊屬于金屬切削加工的范疇, 但有其自身的特點, 主要表現(xiàn)為自動化程度高、連續(xù)加工過程較長、對刀所花費時間相對傳統(tǒng)加工復(fù)雜與費時。因此,
在加工刀具與切削參數(shù)選擇上存在很多值得思索的題目。
刀具結(jié)構(gòu)與選擇
(1) 刀具的結(jié)構(gòu) 刀具按其結(jié)構(gòu)形式不同可分為整體式、焊接式、機夾式及機夾可轉(zhuǎn)位式, 如圖1所示。近年來, 純粹的機夾式刀具已未幾見,
市場幾乎由機夾可轉(zhuǎn)位式刀具統(tǒng)治。
a) 整體式車、銑刀 b) 焊接式車、銑刀 c) 機夾可轉(zhuǎn)位式車、銑刀
(2) 選擇技巧與禁忌
1) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與刀具材料有關(guān)。高速鋼材料多制作成整體式結(jié)構(gòu), 而硬質(zhì)合金材料多制成機夾式與焊接式結(jié)構(gòu)。
2) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與切削刃的復(fù)雜程度有關(guān)。一般切削刃復(fù)雜時多采用整體結(jié)構(gòu), 如螺旋容屑槽的立式銑刀、麻花鉆和鉸刀等多制成整體式結(jié)構(gòu),
硬質(zhì)合金的焊接式刀具的切削刃盡可能做成直槽或較小的螺旋角。機夾式刀具刀片的切削刃一般制作得較為簡樸。
3) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與刀具的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。小型的刀具一般做成整體式, 而較大尺寸的刀具一般做成機夾式, 如面銑刀多為機夾可轉(zhuǎn)位式。
4) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與出產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)。單件或單件小批量出產(chǎn)可以考慮用整體式刀具,批量出產(chǎn)盡可能使用機夾可轉(zhuǎn)位刀具。
5) 整體式刀具損壞更換新刀具時換刀與調(diào)整時間較長, 而機夾可轉(zhuǎn)位式刀具的轉(zhuǎn)位與更換時間較短, 且基本不用重新調(diào)整, 只需改變刀具補償值就可很快調(diào)整至知足要求, 因此,
數(shù)控加工建議盡可能采用機夾可轉(zhuǎn)位的結(jié)構(gòu)形式。
6) 焊接式刀具因為存在焊接內(nèi)應(yīng)力, 且刀具報廢后刀桿基本不重復(fù)使用, 因此實際出產(chǎn)中盡可能少用這種形式。
刀具切削部門的材料與選擇
按刀具結(jié)構(gòu), 任何刀具基本上可分為兩部門: 刀頭與刀體(或刀桿)。刀體(或刀桿)多采用價格稍便宜的合金工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼, 而刀頭是直接介入切削的部門,
其材料選擇是加工者最感愛好的內(nèi)容。
1． 刀具切削部門的常用材料
刀具切削部門的常用材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。另外, 超硬的陶瓷材料、立方氮化硼、金剛石等也有所應(yīng)用。刀具涂層技術(shù)近年來應(yīng)用較為普遍, 取得了較好的效果。
(1) 高速鋼 高速鋼是在合金鋼中加入較多的鎢、鉻、鉬和釩等合金元素的一種刀具材料。應(yīng)用較為廣泛的是W18Cr4V, 這種鋼有較好的綜合機能,
可制造各種復(fù)雜的刀具,在海內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。W6Mo5Cr4V2 是增加了鉬減少了鎢元素的一種高速鋼, 其抗彎強度和沖擊韌度都高于W18Cr4V, 并具有較好的熱塑性和磨削機能,
適合制作抵擋沖擊的刀具。
另外, 針對一些特殊要求還開發(fā)出了部門高機能高速鋼材料。
(2) 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由硬度和熔點很高的金屬碳化物(碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NeC 等) 和金屬粘結(jié)劑(鈷Co、鎳Ni、鉬Mo 等)
以粉末冶金的方式燒結(jié)而成的一種高機能刀具材料。常用的硬質(zhì)合金材料有鎢鈷類(YG 類)、鎢鈷鈦類(YT 類) 和通用硬質(zhì)合金類(YW 類) 三大類, 對應(yīng)ISO 尺度的K、P、M
類硬質(zhì)合金。TG類硬質(zhì)合金適合加工鑄鐵及有色金屬材料, YT 類硬質(zhì)合金適合加工碳鋼或合金鋼類的材料,而YW 類硬質(zhì)合金可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料等。
(3) 超硬類材料 跟著加工技術(shù)的發(fā)展, 人們研究出很多超硬的刀具材料, 如陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN)
和金剛石。這些刀具材料多用于特殊場合,如高速切削、干切削、難加工材料的切削、以車代磨等。這些材料的價格一般較高, 且切削參數(shù)與過程不易把握,
對機床的剛性與切削速度甚至刀具刃磨等都有一定要求, 常規(guī)加工中應(yīng)用未幾。
(4) 刀具涂層 刀具表面涂層是進步刀具機能的重要方法之一, 近年來應(yīng)用較為廣泛。
常用的涂層材料有碳化鈦TiC、氮化鈦TiN 和三氧化二鋁Al2O3, 單層涂層刀片使用較少,一般都采用TiC-TiN 雙層復(fù)合涂層或TiC-Al2O3-TiN
三層復(fù)合涂層的技術(shù)。硬質(zhì)合金刀片表面涂層處理后其刀具壽命可進步數(shù)倍。涂層技術(shù)不僅用于硬質(zhì)合金刀片等, 還在高速鋼整體式銑刀或鉆頭的切削部門有所應(yīng)用。
2． 選擇技巧
1) 機夾可轉(zhuǎn)位刀具是數(shù)控加工首選的刀具, 因此, 刀具材料一般優(yōu)先選擇硬質(zhì)合金刀具材料, 假如可能的話, 盡量選擇涂層刀片。
2) 對于可能涉及自行修磨的刀具, 主要選擇高速鋼刀具材料。
3) 如有特殊需要可考慮選擇超硬類刀具材料, 必要時, 必需提高前輩行工藝試驗。
4) 盡可能選擇行業(yè)內(nèi)有一定影響力的品牌刀具, 且盡量固定使用某一品牌, 這對于把握刀具材料的機能、充分施展刀具材料的機能有匡助。
閱讀來源：江門數(shù)控刀具
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