難加工材料的切削加工材料及方法

1、難加工材料的切削加工材料及方法難加工材料的切削加工材料及方法行業(yè)：五金信息來(lái)源：中國(guó)五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2011-02-15打印 轉(zhuǎn)發(fā) 關(guān)閉 近年來(lái)， 機(jī)械制品多功能、高功能化發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，要求零件必須實(shí)現(xiàn)小型化、微細(xì)化。為了滿足些要求，則所用材料必須具有高硬度、高韌性高耐磨性，而具有這些特性材料其加工難度也特別大，因此又出現(xiàn)了新難加工材料。難加工材料就這樣隨著時(shí)代發(fā)展及專業(yè)領(lǐng)域不同而出現(xiàn)，其特有加工技術(shù)也隨著時(shí)代及各專業(yè)領(lǐng)域研究開發(fā)而不斷向前發(fā)展。另一方面，隨著信息化社會(huì)到來(lái)，難加工材料切削技術(shù)信息也可通過(guò)因特網(wǎng)互相交流，因此， 今后有關(guān)難加工材料切削加工數(shù)據(jù)等信息將會(huì)更加充實(shí)，加工效率也必

2、然會(huì)進(jìn)一步提高，本文以難加工材料切削加工為核心，介紹該技術(shù)近年來(lái)發(fā)展動(dòng)向。切削領(lǐng)域難加工材料切削加工，通常出現(xiàn)刀具磨損包括如下兩種形態(tài)：(1)由于機(jī)械作用而出現(xiàn)磨損，如崩刃或磨粒磨損等;(2)由于熱及化學(xué)作用而出現(xiàn)磨損，如粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等磨損，以及由切削刃軟化、溶融而產(chǎn)生破 斷、熱疲勞、熱龜裂等。切削難加工材料時(shí)，很短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)上述刀具磨損，這由于被加工材料存較多促使刀具磨損因素。例如， 多數(shù)難加工材料均具有熱傳導(dǎo)率較低特點(diǎn)，切削時(shí)產(chǎn)生熱量很難擴(kuò)散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極為明顯。這種影響結(jié)果會(huì)使刀具材料粘結(jié)劑高溫下粘結(jié)強(qiáng)度下降，wc（碳化鎢）等粒子易于分離出去，從而加速了刀

3、具磨損。 另外， 難加工材料成分刀具材料某些成分切削高溫條件下產(chǎn)生反應(yīng)，出現(xiàn)成分析出、脫落，或生成其他化合物，這將加速形成崩刃等刀具磨損現(xiàn)象。切削高硬度、高韌性被加工材料時(shí)，切削刃溫度很高，也會(huì)出現(xiàn)與切削難加工材料時(shí)類似刀具磨損。如切削高硬度鋼時(shí)，與切削一般鋼材相比，切削力更大，刀具剛性不足將會(huì)引起崩刃等現(xiàn)象，使刀具壽命不穩(wěn)定，而且會(huì)縮短刀具壽命，尤其加工生成短切屑工件材料時(shí)，會(huì)切削刃附近產(chǎn)生月牙洼磨損，往往短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)刀具破損。切削超耐熱合金時(shí)，由于材料高溫硬度很高，切削時(shí)應(yīng)力大量集刃尖處，這將導(dǎo)致切削刃產(chǎn)生塑性變形;同時(shí)，由于加工硬化而引起邊界磨損也比較嚴(yán)重。所以要求用戶切削難加工材料時(shí)

4、，必須慎重選擇刀具品種切削條件，以獲得理想加工效果。難加工材料切削加工應(yīng)注意問(wèn)題切削加工大致分為車削、銑削及以心齒為主切削（鉆頭、立銑刀端面切削等），這些切削加工切削熱對(duì)刃尖影響也各不相同。車削一種連續(xù)切削，刃尖承受切削力無(wú)明顯變化，切削熱連續(xù)作用于切削刃上;銑削則一種間斷切削，切削力斷續(xù)作用于刃尖，切削時(shí)將發(fā)生振動(dòng)，刃尖所受熱影響，切削時(shí)加熱非切削時(shí)冷卻交替進(jìn)行，總受熱量比車削時(shí)少。銑削時(shí)切削熱一種斷續(xù)加熱現(xiàn)象，刀齒非切削時(shí)即被冷卻，這將有利于刀具壽命延。日本理化研究所對(duì)車削銑削刀具壽命作了對(duì)比試驗(yàn)，銑削所用刀具為球頭立銑刀，車削為一般車刀，兩者相同被加工材料切削條件（由于切削方式不同，切削

5、深度、進(jìn)給量、切削速度等只能做到大體一致）及同一環(huán)境條件下進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，銑削加工對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命更為有利。利用帶有心刃（即切削速度=0m/min 部位）鉆頭、球頭立銑刀等刀具進(jìn)行切削時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)靠近心刃處工具壽命低下情況，但仍比車削加工時(shí)強(qiáng)。切削難加工材料時(shí)，切削刃受熱影響較大，常常會(huì)降低刀具壽命，切削方式如為銑削，則刀具壽命會(huì)相對(duì)長(zhǎng)一些。但難加工材料不能自始至終全部采用銑削加工，間總會(huì)有需要進(jìn)行車削或鉆削加工時(shí)候，因此，應(yīng)針對(duì)不同切削方式，采取相應(yīng)技術(shù)措施，提高加工效率。切削難加工材料用刀具材料cbn 高溫硬度現(xiàn)有刀具材料最高，最適合用于難加工材料切削加工。 新型涂層硬質(zhì)合金以超

6、細(xì)晶粒合金作基體，選用高溫硬度良好涂層材料加以涂層處理，這種材料具有優(yōu)異耐磨性，也可用于難加工材料切削優(yōu)良刀具材料之一。難加工材料鈦、鈦合金由于化學(xué)活性高，熱傳導(dǎo)率低，可選用金剛石刀具進(jìn)行切削加工。cbn 燒結(jié)體刀具適用于高硬度鋼及鑄鐵等材料切削加工，cbn 成分含量越高，刀具壽命也越長(zhǎng)，切削用量也可相應(yīng)提高。據(jù)報(bào)道，目前已開發(fā)出不使用粘結(jié)劑cbn 燒結(jié)體。金剛石燒結(jié)體刀具適用于鋁合金、純銅等材料切削加工。金剛石刀具刃口鋒利，熱傳導(dǎo)率高，刃尖滯留熱量較少，可將積屑瘤等粘附物發(fā)生控制最低限度之內(nèi)。切削純鈦鈦合金時(shí)，選用單晶金剛石刀具切削比較穩(wěn)定，可延長(zhǎng)刀具壽命。涂層硬質(zhì)合金刀具幾乎適用于各種難加

7、工材料切削加工，但涂層性能(單一涂層復(fù)合涂層)差異很大，因此，應(yīng)根據(jù)不同加工對(duì)象，選用適宜涂層刀具材料。據(jù)報(bào)道，最近已開發(fā)出金剛石涂層硬質(zhì)合金dlc(diamondlikecarbon)涂層硬質(zhì)合金，使涂層刀具應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并已可用于高速切削加工領(lǐng)域。切削難加工材料刀具形狀切削難加工材料時(shí)，刀具形狀最佳化可充分發(fā)揮刀具材料性能。選擇與難加工材料特點(diǎn)相適應(yīng)前角、后角、 切入角等刀具幾何形狀對(duì)刃尖進(jìn)行適當(dāng)處理，對(duì)提高切削精度延長(zhǎng)刀具壽命有很大影響，因此，刀具形狀方面決不能掉以輕心。但，隨著高速銑削技術(shù)推廣應(yīng)用，近來(lái)已逐漸采用小切深以減輕刀齒負(fù)荷，采用逆銑并提高進(jìn)給速度，因此，對(duì)切削刃形狀設(shè)計(jì)

8、思路也有所改變。對(duì)難加工材料進(jìn)行鉆削加工時(shí)，增大鉆尖角，進(jìn)行十字形修磨，降低扭矩切削熱有效途徑，它可將切削與切削面接觸面積控制最小范圍之內(nèi)， 這對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命提高切削條件十分有利。鉆頭鉆孔加工時(shí)，切削熱極易滯留切削刃附近，而且排屑也很困難，切削難加工材料時(shí)，這些問(wèn)題更為突出，必須給以足夠關(guān)注。為了便于排屑，通常鉆頭切削刃后側(cè)設(shè)有冷卻液噴出口，可供給充足水溶性冷卻液或霧狀冷卻劑等，使排屑變得更為順暢，這種方式對(duì)切削刃冷卻效果也很理想。近年來(lái)， 已開發(fā)出一些潤(rùn)滑性能良好涂層物質(zhì)， 這些物質(zhì)涂鍍鉆頭表面后，用其加工3 5d 淺孔時(shí)， 可采用干式鉆削方式。孔精加工歷來(lái)采用鏜削方式，不過(guò)近來(lái)已逐漸由傳統(tǒng)

9、連續(xù)切削方式改變?yōu)椴捎玫雀呔€切削這類間斷切削方式，這種方式對(duì)提高排屑性能延長(zhǎng)工具壽命均更為有利。因此， 這種間斷切削用鏜削刀具設(shè)計(jì)出來(lái)后，立即被應(yīng)用于汽車零件cnc切削加工。螺紋孔加工方面，目前也采用螺旋切削插補(bǔ)方式，切螺紋用立銑刀已大量投放市場(chǎng)。如上所述，這種由原來(lái)連續(xù)切削向間斷切削轉(zhuǎn)換，隨著對(duì)cnc切削理解加深而進(jìn)行，這一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程。采用此種切削方式切削難加工材料時(shí)，可保持切削平穩(wěn)性，且有利于延長(zhǎng)工具壽命。難加工材料切削條件難加工材料切削條件歷來(lái)都設(shè)定得比較低，隨著刀具性能提高，高速高精度cnc機(jī)床出現(xiàn)，以及高速銑削方式引進(jìn)等，目前，難加工材料切削已進(jìn)入高速加工、刀具長(zhǎng)壽命化時(shí)期?，F(xiàn)， 采用小切深以減輕刀具切削刃負(fù)荷，從而可提高切削速度進(jìn)給速度加工方式，已成為切削難加工材料最佳方式。當(dāng)然，選擇適應(yīng)難加工材料特有性能刀具材料刀具幾何形狀也極為重要，而且應(yīng)力求刀具切削軌跡最佳化。例如，鉆削不銹鋼等材料時(shí)，由于材料熱傳導(dǎo)率很低，因此，必