切 削加工时刀具性能的优劣直接影响切削加工的效率和加工精度。高性能的刀具能成倍地提高生产效 率,且能方便地得到最佳尺寸精度、形状精度和表面质量的零件,因此,提高刀具性能一直是机械制造领域不断探索和研究的课题之一。为提高机械零件耐磨性和机 械的使用寿命,很多结构钢制造的机械零件都需淬火处理。使零件获得高的硬度,然后采用磨削或电火花加工,以得到最终形状和精度。但这些加工方法的加工效率 通常均低于切削加工。为了提高加工效率,在当今,随着机床和刀具性能的提高,以车代磨和以铣代磨在机械工业中逐步得到应用。若单从加工刀具考虑,提高对淬 火钢的铣削加工效率和加工质量,可有:研究铣削机理和铣削参数的优化;采用新的刀具材料; 改进刀具结构;提高刀具表面涂层性能等几条技术路径。本文针对淬火钢铣削加工,在介绍各类硬质合金特性的基础上,从刀具表面涂层着手,用不同涂层材料的整 体硬质合金立铣刀,进行切削实验,比较涂层的性能,并通过适应淬硬钢切削加工的FX涂层立铣刀的应用,探索对高硬度金属材料进行高速铣削加工的方法。适合 淬硬用铣削加工的刀具材料 淬硬钢本身硬度高一般均HRC >50,因此,对切削刀具材料的要求极为苛刻,故常采用硬质合金、陶瓷或CBN刀具加工。由于CBN价格高且韧性不好,陶瓷的抗冲击韧性差,抗弯强 度小,对断续切削不太适应,进给速度范围低,故较少用于切除率大的淬硬钢的铣削加工。所以更多的、更经济是采用各种新型硬质合金材质刀具。新型硬质合金基 本上有6类,简介如下:1.添加钽、铌元素的(WC)基硬质合金。能提高常温硬度,高温强度与硬度。在P类硬质合金中添加钽、铌,可形成M类合金,多添加 钽和钴的含量,则形成韧性高的适合于铣削加工的合金牌号。2.细晶粒和超细晶粒(WC)基硬质合金。以钴为粘结基,增加钴含量,可提高韧性。细化晶粒可提 高硬度和耐磨性,普通硬质合金晶粒尺寸为2～3μm,细晶粒为1～2μm,超细晶粒为0.5μm以下。3.TIC基、Ti(C ,N)基硬质合金。以Ni-Mo为粘结剂,比重小,TiC基合金硬度高,与钢的摩擦系数小, 耐磨性好;Ti(C,N)基硬质合金性能与TiC基近似,强度与抗塑变性能高于TiC基硬质合金。4.涂层硬质合金。用CVD或PVD法在韧性好的硬质合 金基体上,涂覆TiC,Ti( C,N),TiN,Al2O3薄层的涂层硬质合金,可提高硬质合金的切削速度,降低切削力, 增加耐磨性和使用寿命。5.添加稀土元素的硬质合金。添加少量铈、钇等稀土元素,可有效提高硬质合金的韧性,与钢的摩擦系数小,耐磨性好,适用于粗加工和 半精加工。6.梯度硬质合金。是一种各层成分可以根据加工需要加以调节的新型硬质合金。涂层材料与铣削性能 1.涂层特性刀具涂层自20世纪70年代进 入实用化以来,已从单层、多层或复合涂层进入多元超薄复合多层涂层的新阶段。如TiCN,TiAlN多元超薄复合涂层与TiC,TiN,Al2O3等涂层 的多层涂覆,加上新型硬质合金基体,在改善涂层的韧性,增强涂层与基体的结合强度,提高涂层耐磨性等方面取得了显著成就,实现了对淬硬钢的铣削加工。立铣 刀各种常用涂层的基本特性如下:1)TiN涂层 呈金黄色,硬度HV2000,开始氧化的温度为600℃,密着强度很好 ,工艺性好,热膨胀系数与高速钢相似,与高速钢附着力好,很早用于立铣刀。2)TiC涂层 呈灰色,硬度HV3000,开始氧化的温度为400℃,密着强 度一般,附着力与耐热性较低, 实际应用常与TiN涂层一起构成复合涂层,以充分发挥硬度高的特性。3)TiCN涂层 呈紫红色,硬度HV2700,开始氧化温度为450℃,密着强度 好,具有TiN,TiC两种涂层的优点,摩擦系数小,对粘结性有抑制作用,在一定的高速切削范围内,效果最好,但当速度更高。超越这一速度范围时,切削性 能会显著降低。4)TiAlN涂层 呈紫黑色,硬度HV280 0,开始氧化的温度为800℃,密着强度很好,附着力很好,耐热性能好,因而适用于切削热高的高速切削和对高硬度钢的切削加工。2.切削性能比较图1 切 削性能比较为确认不同涂层对立铣刀切削性能的实际影响,用无涂层、TiN涂层、TiCN及TiAlN复合涂层4种Φ6mm 的两刃平头整体硬质合金立铣刀,在NC铣床上进行对比切削实验。实验条件和方法:切削机床为 NC铣床,实验用的被切削材料为JISSKD(相当于GBCr12Mo1V冷作模具钢),材料硬度为HRC18。切削方法为铣槽,使用水溶性切削液。切削 深度:3mm;切削宽度:6m m;切削速度:44.5m/min(2360r/min);进给速度:90mm/min(0 .02mm/t)。试验用立铣刀圆周刃磨损幅宽到0.2mm时的切削长度作为耐用度的比较指标。切削实验比较结果如图1所示。硬质合金立铣刀涂层材料不 同,立铣刀的切削性能差异很大, 在比较实验中使用的3种涂层中以TiAlN复合涂层的性能最好。图2 冷却介质的影响TiA lN复合涂层立铣刀在高速切削时,刀具使用寿命与切削速度和冷却介质的关系如图2所示,可以看出在较高的切削速度范围,采用气流冷却时刀具寿命高于水溶液 冷却。这可认为,在高速铣削时 ,冷却气流更容易达到铣刀的切削点,起到较好的冷却作用,从而提高刀具寿命。这也说明TiA lN复合涂层不仅有利于高速切削,而且有利于实现绿色切削和环境保护。淬硬钢切削实验 采用日本OSG公司生产的FXS-EMSΦ10立铣刀在A55卧 式加工中心上对淬硬钢进行铣削实验。该立铣刀为整体超细晶粒硬质合金,硬度大于HRA92.7,抗弯强度大于2450N/ mm,表面涂层采用FX涂层(是用PVD多层涂覆的TiAlN复合涂层)。被切削材料为JI SSKD,经淬硬至HRC60。侧铣深10mm,切削宽度0.1mm,每刃进给量0.05m m。图3 切削速度对切削状况的影响在实验中发现:不管是顺铣还是逆铣,在切削速度50～7 0m/min附近,均不同程度地出现颤振,这可能是因为低速时切削力过大,机床刚性不足或切削振动接近机床固有振频所致。另一方面,从颤振的程度上看,逆 铣较高,这可能是由于逆铣时切削力垂直分力的大小和方向变化大,夹具刚性不足的缘故。从刀具使用后的磨损情况看,采用顺铣方式时,刀具的磨损量较小。结 语 1.整体硬质合金立铣刀,采用涂层后,刀具寿命均有提高,而TiAlN复合涂层有利于高速切削和环境保护。2.用FXS-EMSΦ10整体硬质合金 立铣刀加工HRC60的淬硬钢时,切削速度在100～180m/min范围内,有良好的切 削性能和较高的效率淬硬钢的铣削加工
BW Bewise Inc.
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
Bewise Inc. www.tool-tool.com
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
留言列表
