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1),硬质合金刀具在生产中的重要性;
基于刀具在生产中所占的成本比例及硬质合金刀具的优点以及其在生产中产生的连带效应,可以得出硬质合金刀具的重要性及优势;
2),硬质合金中基础原材料的构成;
传统的K(YG)类、P(YT)类、M(YW)类硬质合金,都属于WC基合金。因为在它们当中,硬质相主要是WC,其含量达65%~97%。
按GB2075 —87(参照采用190标准)可分为P、M、K三类,P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属,用蓝色作标志;M类主要用于加 工黑色金属和有色金属,用黄色作标志,又称通用硬质合金,K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料,用红色作标志。
P、M、K(后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件。数字愈小,硬度愈高,韧性愈差。
P类相当于我国原钨钛钴类,主要成分为WC+TiC+Co,代号为YT。
K类相当于我国原钨钴类,主要成分为WC+Co,代号为YG。
M类相当于我国原钨钛钽钴类通用合金,主要成分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co,代号为YW。
3),硬质合金对此其他材料的优势
a,从硬度比较,高于高碳钢,而仅次于金刚石;
特点:高硬度、高耐磨损性能、应用范围广泛;
优势:更高速度和比率,(更高的生产力),工具寿命长(延长工作时间),更多功能(减
少库存)
b,与高速钢比较
高速钢
硬质合金
可应用的才材料有限
应用范围广泛(铝,铸铁,不锈钢,硬化钢,镍合金,钛)
硬度低
硬度高
低速、低比率
高速、高比率
抗磨损性能差
抗磨损性能佳
4),如何理解及计算速度和走刀比率
速度:工具转速=转速/刀具直径*3.142
走刀比率:工具速度*进刀量*凹槽数
5),硬质合金刀具的生产过程
必备条件:合理的几何原理,硬质材料,涂料等
6),硬质合金刀具的用途及使用方法
多用在高速机加工中,可以做成多种刀具,立铣刀,盘铣、车削、镗削刀片等,
密集齿型刀具在主轴的带动下,快速削除材质。
硬质合金刀具的其他相关知识
直径范围0.4mm-25mm,
长系列,微型系列,双头系列等,
可用于多种形式的钻、铣削中,打孔,仿行,可以是平头或弧形端面,
凹槽多种形式用在不同的材质和不同的切削速度,
立铣刀特点及使用举例
立铣刀主要用来铣削沟槽,切刃越多月可用在高硬度材料上。
技术参数
齿数
(刃)
刃径
(d)
总长
(L)
刃长
(I)
柄径
(d)
齿数
(刃)
刃径
(d)
刃长
(I)
柄径
(d)
槽数(刃数)
特点及所用场所
举例
2槽
切削量大,不易堵赛;塑料,铝,黄铜,铜,青铜,铸铁,软钢(精度要求不严格时可以加大进刀量)
打孔,铣槽;油槽(精度不高),凸凹台阶,铣键槽(2,3槽)等
3槽
仿行切削(铝,钢,铸铁,黄铜,铜,青铜)
4槽
精度高,抛光性好;钢,铸铁,钛,镍合金,铜,青铜;(更硬,更高速走刀,精度、抛光等都有提高,广泛用于精加工)
铣槽,或仿行切削;键槽,滑动槽,T形槽等精加工
6槽
可用于更硬的材料,抛光、精度等达到更高标准。
镍合金,钛合金等高硬度材料槽铣削,抛光;键槽,滑动槽,T形槽等精加工













螺旋角特性的歸納
(1) 螺旋角與切削阻力:切向切削阻力隨螺旋角的增大而減小,軸向切削阻力隨螺旋角的增大而增大。
(2) 螺旋角與前角:螺旋角的增大使立銑刀實際前角增大,刃口更加鋒利。
(3) 螺旋角與被加工面精度:一般被加工面的垂直度和平面度公差值隨螺旋角的增大而增加,但螺旋角大于40°以后反而隨螺旋角的增大而呈減小趨勢。
(4) 螺旋角與刀具壽命:圓周刃刃帶的磨損速度與螺旋角大小基本成正比;另一方面,當螺旋角很小時,輕微的刀具磨損也將明顯降低刀具的切削性能,引起振動,使刀具無法繼續使用.當螺旋角過大時,刀具剛性變差,壽命減低。
(5) 螺旋角與被切削材料:加工硬度低的軟質材料時,用大螺旋角,以增大前角,提高刃口的鋒利性;加工硬度高的硬質材料時,用小螺旋角,以減小前角,提高刃口的剛性。
对比国内厂家生产的立铣刀:Garryson的立铣刀优势(常熟杰云,镇江天力精工)
刃径范围更大(0.4-25-常熟杰云1.0-25);
涂料更多样化;
槽数更多种(2.3.4.6-杰云2.3.4)
关于刀具涂层类型(延长使用寿命,提高速度及走刀比率)
涂层类型
氮化钛(TiN);硬质合金氮化钛(TiCN);氮化钛铝(TiALN
涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。 本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后,把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min。1976年又出现 了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金,把切削速度提高到250m/min。1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金,使切削速度提高到 300m/min。
在高速钢基体上刀具涂层多为TiN,常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆,一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上,涂层厚度为几微米,涂层硬度可达80HRC,相当于一般硬质合金的硬度,耐用度可提高2—5倍,切削速度可提高20%-40%。
硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上,涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物,一般采用化学气相沉积法(CVD)。我国株洲硬质合金厂生产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9µm,表面硬度可达2500-4200HV。
目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速。处于领先地位的瑞典,在车削上使用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%,在铣削方面已达到50%以上。但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料,也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。
立铣刀易出现问题及其解决方法
问题
基本解决方法
具体解决方法
外部和末端切口的过度磨损
使用抗磨损性能高的材质
减少速度,增加走刀率
检查切削液
如果使用螺旋合金锉,选用涂层型
切削液;替换水溶性,选用油基性
切口破损
减少走刀率
使用顺铣法
移去机械后座
工件上加强箝位
减少悬垂长度
切割时破碎量大
增大速度
减少走刀率和减少切割深度
减少切割长度
使用装配端子时减少长度
提高转速(使用加速器)
抛光不佳
表面粗糙
表面有波纹
表面有方形
增加螺旋角度
增加槽数
减少走刀率
减少切割深度
逆铣法
防止增大切边
改变槽数到2-4
震动过大
减少速度
顺铣法
使用切削液
安全固定工件和刀具
检查和清除卡盘和底座
检查和清除底盘和刀具
包装碎片
减少槽数
减少走刀率
减少切割深度
计算附件:
速度计算
RPM=转速x1000/刀具直径x3.14
走刀比率计算
走刀率=RPM x Feed per tooth x No.of cutting teeth
切割速度(m/min)
材料
高速钢
高速钢8%Co
整体硬质合金
55
85
300
铸铁
20
30
70
低碳钢
30
40
80
不锈钢
12
20
50
20
27
50
走刀比率(mm/tooth/rev)
example dia.10mm tool
材料
高速钢
高速钢8%Co
整体硬质合金
0.07
0.085
0.06
铸铁
0.048
0.048
0.04
低碳钢
0.06
0.06
0.05
不锈钢
0.037
0.037
0.025
0.048
0.042
0.03
速度计算
举例:材料 铸铁
工具 整体硬质合金4fl.10mm end mill(铣刀)
RPM=70m/min x 1000/10mm x 3.142
=70000/31.42
=2230
走刀比率
举例:材料 铸铁
工具 立铣刀 4fl.10mm end mill
走刀比率=2230 x 0.04 x 4
= 357mm/min
切割长度=500m
加工时间=1400mins
=23.3hrs
速度计算
举例:材料 铸铁
工具 HSS-Co(高速钢)4fl.10mm end mill(铣刀)
RPM=30m/min x 1000/10mm x 3.142
30000/31.42
=955
走刀比率
举例:材料 铸铁
工具 HSS-Co 4fl.10mm end mill
走刀比率=955 x 0.048 x 4
=183mm/min
切割长度=500m
加工时间=2732mins
=45.5hrs
性能对比
HSSCo-8
Carbide
材质
铸铁SG
铸铁SG
工具
10mm 4 fl
10mm 4 fl
RPM
955
2230
走刀比率(mm/min)
183mm/min
357mm/min
Fee/Tooth(mm/min)
0.048mm/min
0.04mm/min
切割长度
500m
500m
加工时间
45.5 hours
23.3 hours
加工成本(@40p/hr)
1820
932
工具数量
4
1
工具耗损
24.00
40
总成本
1844
972


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