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新材料促进刀具技术发展

更新日期:2007-10-09  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

飞机和发电设备零部件大多使用耐热超级合金和钛合金等难加工材料制造,并常常采用整块金属毛坯直接切削成形。然而在不少加工场合,由于工件材料的可切削性差,造成加工效率低、刀具寿命短,需要消耗大量加工时间和刀具。例如,Ti6A14V是一种极具代表性的钛合金材料,也是一种典型的难加工材料。它具有很高的比强度以及优异的耐热性和耐腐蚀性,同时化学活性较强,在切削加工时易与刀具发生化学反应,尤其在高速切削时会出现剧烈的粘附现象,造成刀具损坏。因此,一般认为对Ti6Al4V进行高速切削时将切削速度调至150m/min比较适当。

加工耐热合金等难加工材料的其它问题还包括工件热传导率低,切削热易集中于切削刃刀尖部位,刀具与工件容易粘附在一起等。解决这些问题的方法是通过对刀具的螺旋角、截面形状、切削角度以及硬质合金材料和涂层的最佳设计来提高刀具的耐热性和抗粘附性。例如,45°螺旋立铣刀通过增大螺旋角,可以增加刀刃锋利度,降低切削阻力,抑制切削温度的上升和工件材料的粘附。

考虑到耐热超级合金和钛合金的特性,在选择加工刀具时,要求刀刃锋利,易于散热,并具有良好的韧性和抗切屑粘附性等。但是,不同种类的耐热超级合金和钛合金的加工性能各不相同,在实际加工中要根据工件的材质、形状、夹紧方式、机械刚性等特点慎重选用刀具。通过选用合适的切削刀具和加工条件,可以实现钛合金等材料的高速、高效切削加工和延长刀具寿命。

高性能模具加工刀具的开发

使用金属模具进行注塑加工能够低成本、大批量地快速生产相同形状的工件。最近,高精度的小型或薄型零部件也能采用注塑方式加工,但其前提是需要制作高精度的金属模具。 字串4

用于加工金属模具的刀具对切削性能的要求较高。为了适应高精密模具的加工,已开发出了各种长寿命、高可靠性的整体硬质合金立铣刀,对刀具性能的改进包括采用(Ti,A1)N涂层、将容屑槽设计成波浪形三线槽、调节切屑与刃端前角的接触面以提高切屑流出性能等。此外,还开发了切削阻力小、锋利度高的球头立铣刀等模具加工专用高效刀具。

一般来说,加工HRC60以上的高硬度材料(如淬硬钢)需要采用CBN刀具,因为刀具与工件的硬度差越大,刀具的寿命就越长,切削淬硬钢等高硬度工件时,使用硬度更高的CBN刀具比使用陶瓷刀具更为有利。 字串5

涂层硬质合金立铣刀一直被认为很难加工硬度HRC60以上的工件材料。对于精度要求较高的机械零部件和金属模具加工,由于淬硬材料硬度高、切削阻力大,立铣刀的切削速度和切削深度不得不受到一定影响。

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