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加工中心高速切削刀具材料的合理選用

日期：2009年11月10　來(lái)源：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂層刀具及金屬陶瓷刀具適合鋼鐵埤黑色金屬的高速加上：而PCD刀具適合對(duì)鋁、鎂，銅等有色余屆及其合會(huì)和非金屬材料的高速加工。下山對(duì)某些文獻(xiàn)十分散、零星的刀具材料選用的較詳細(xì)總結(jié)，按被加工材料進(jìn)行分類闡述，以滿足不同讀者的需求。
    (1)鍋臺(tái)金
    ①易切削鋁合金。該材料在航中航天工業(yè)應(yīng)用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度2000—•4000m／min，進(jìn)給量3—12nVmin，刀具前角為12’一18‘、后角為10‘～18’，川傾角可達(dá)25’。
    ②鑄铞合金鑄鋁合金根據(jù)具si含量的小同，選用加工中心的刀具也不同，對(duì)Si含量小于12％的鑄鋁合金可采用K10、Si3N4刀具，當(dāng)si含量人r 12％時(shí)，叫采用PKD(人造金剛石)、PCD(聚晶金剛行)及CVD金剛石涂層刀只。對(duì)于Si含量16％•叫8％的過(guò)硅鋁合金，雖好采用PCD或CVD會(huì)剛石涂層刀具，具切削速度1100mhnin，進(jìn)給量0125mm／r。
    (2)鑄鐵
    對(duì)鑄件的訓(xùn)削速度大于350m／min時(shí)，稱為高速加上。切削速度對(duì)／J具的選用有較人影響，當(dāng)訓(xùn)削速度低于750m／min時(shí)，可選用涂層硬質(zhì)合余、金屬陶瓷刀具；切削速度在510～2000mhnin叫，叫選用Si3N4陶瓷／J具；切削速度在2000~4500m／min時(shí)，叮使用CBN刀具。
    鑄件的金相組織劉高速切削刀具的選用有  定影響。加工以珠光體為主的鑄件，當(dāng)切削速煌大于500irdmin肘，刮使用CBN或Si3N4：勺以鐵索體為主時(shí)，由十?dāng)U散磨損的原因，使／J具磨損嚴(yán)重，個(gè)宜仗川CBN，而應(yīng)采用陶瓷刀具。例如，黏結(jié)相為金屬Co、晶粒尺’j平均為3pm、CBN加工中心付鞋山90％•95％的BZN6000／J片，在V=700rrffmin時(shí)，宜加千高鐵索體含量的／大鑄鐵；黏鈾利為陶瓷(AIN+AIB2)、品粒尺寸下均為10gm、CBN含量力90％~95％的Amborite川川，在加廠高珠光休含量的灰鑄鐵時(shí)，在切削速度小于1lOOm／rain時(shí)，伴隨切削速煌的增圳，／J具壽命咀增加，
    (3)普通鋼
    訓(xùn)削速度對(duì)鋼的表曲質(zhì)量有較大的影響，根據(jù)德國(guó)Darmstadt大學(xué)PTW所的研究，其最什印削速度為500～800m／min-剛V，涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具構(gòu)$：[，具十涂層硬質(zhì)個(gè)金山使用切削液。剛PVD涂層方法制作的TiN涂層刀具，加工中心其耐磨性能LkJ，JCVD徐層法制作的涂層刀具更好，岡為前者町以很好地保持川口形狀，使加千零什扯得較高的精度利表面質(zhì)量。
    金屬陶瓷刀兒尚日木川具心場(chǎng)的30％，以TiC—Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性好，們抗彎強(qiáng)度從寺熱性差．適于L刀削速度在400‘~800m／min的小進(jìn)給量、小切深的精加12：Carboly公司用TiCN作為摹休，把結(jié)合劑，1吵飼客鎢的金屬陶瓷將強(qiáng)度和耐磨性兩者結(jié)合起來(lái)；Kyocera公刊川TiN增加余屬陶瓷的韌性，其加下鋼或鑄鐵的切深町讓2~3mm。CBN叫用廠銑削牙行微量或不肯鐵素休組織的軸承鋼或淬硬鋼。
    (4)高硬度鋼
    高硬度鋼(40~70HRC)的高速切削可采用金加工中心屬陶瓷、陶瓷、TiC淙層硬質(zhì)合金、CBN刀具等。金屬陶瓷刮用基本成分為TiC撲添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與砸質(zhì)合金大致相當(dāng)，而導(dǎo)熱系數(shù)則不到硬質(zhì)合金的1／10，井具有優(yōu)異的耐氧化性、抗黏結(jié)性和耐磨性：
    另外其高溫下的機(jī)械性能奸，與鋼的親和力小，適合于中高速(200m／min左右)的模具鋼SKD加丁。金屬陶瓷尤其適合切槽加丁。采用陶瓷刀具可切削硬度達(dá)HRC63的工件材料，如進(jìn)行：廠件淬火后再切削，可實(shí)現(xiàn)“以切代磨”。切削淬火硬度達(dá)48~58HRC的45號(hào)鋼時(shí)，切削速度可取150—180m／min，進(jìn)給量O 3~0．4min／r，切深2~4mm。粒度llJm、TiC含量20％~30％的A1203—TiC陶瓷刀具，在刨削速度為lOOm／min左右時(shí)，可用于加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。當(dāng)切削速度大于1000m／min時(shí)，PCBN是最佳刀具，加工中心CBN含量人于90％的PCBN／J具適合加丁淬硬工具鋼(如55HRC的H13工具鋼)。
    (5)高溫鎳基合金
    Inconel 718鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)剪切強(qiáng)度，熱擴(kuò)散系數(shù)較小，切削時(shí)易產(chǎn)生加工硬化，這將導(dǎo)致刀具切削區(qū)溫度升高和磨損速度加快，因此，高速切削該合金時(shí)，上要使用陶瓷和CBN刀具。
    碳化硅晶須增強(qiáng)氧化鋁陶瓷在切削速度100~300m／min時(shí)可獲得較長(zhǎng)的刀具壽命，切削速度人于500m／rain時(shí)，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100~300m／min時(shí)其缺口加工中心磨損較人。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel 718合金的加工。
    加拿大學(xué)者M(jìn)．A．Elbestawi認(rèn)為，SiC晶須增強(qiáng)陶瓷加工lnconel 718的最佳切削條件為：切削速度700m／min，切深1—2mm，每齒進(jìn)給量O．1一O．18mm*氮氧化硅鋁(Simon)陶瓷韌性很高，適合切削過(guò)固溶處理的lnconel718(45HRC)合金，而A1203—SiC晶須增強(qiáng)陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合各。
    (6)鈦合金(Ti6A16V2Sn)
    鈦合金強(qiáng)度高、沖擊韌性人，硬度稍低于Inconel 718，但共0n7—硬化非常嚴(yán)幣，故在切削加丁時(shí)易出現(xiàn)溫度高、刀具磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象。日本學(xué)者TKitagawa等經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出，加工中心用直徑10mm的硬質(zhì)合金K10兩刃螺旋銑刀(螺旋角為30’)高速銑削鈦合金，可達(dá)到滿意的刀具壽命，切削速度可高達(dá)628mhnin，每齒進(jìn)給量町取0．06~0．12mm，連續(xù)高速車削鈦合金的切削速度不宜超過(guò)200m／min。
    (7)復(fù)合材料
    航天用的先進(jìn)復(fù)合材料(如Kevlar和石墨類復(fù)合材料)，以前采用硬質(zhì)合金和PCD刀具加工，但因硬質(zhì)合金的切削速度受到限制，且在高溫900~C以上時(shí)PCD刀片與硬質(zhì)合金或高速鋼刀體焊接處會(huì)熔化，加工中心但是用陶瓷刀具則可實(shí)現(xiàn)300m／min左右的高速切削。
    (8)干切削用刀具
    適合干切削工藝的刀具材料有陶瓷、金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金及PCBN，就幻•硬性和熱穩(wěn)定性而言，PcBN刀具材料足最適合高速?gòu)S切：／-藝的，能獲得比濕切削更高的刀具壽命。

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