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难加工材料的切削加工材料及方法

  近年来,机械制品多功能、高功能化发展势头十分强劲,要求零件必须实现小型化、微细化。为了满足些要求,则所用材料必须具有高硬度、高韧性高耐磨性,而具有这些特性材料其加工难度也特别大,因此又出现了新难加工材料。难加工材料就这样随着时代发展及专业领域不同而出现,其特有加工技术也随着时代及各专业领域研究开发而不断向前发展。

  另一方面,随着信息化社会到来,难加工材料切削技术信息也可通过因特网互相交流,因此,今后有关难加工材料切削加工数据等信息将会更加充实,加工效率也必然会进一步提高,本文以难加工材料切削加工为核心,介绍该技术近年来发展动向。

  切削领域难加工材料

  切削加工,通常出现刀具磨损包括如下两种形态:(1)由于机械作用而出现磨损,如崩刃或磨粒磨损等;(2)由于热及化学作用而出现磨损,如粘结、扩散、腐蚀等磨损,以及由切削刃软化、溶融而产生破断、热疲劳、热龟裂等。

  切削难加工材料时,很短时间内即出现上述刀具磨损,这由于被加工材料存较多促使刀具磨损因素。例如,多数难加工材料均具有热传导率较低特点,切削时产生热量很难扩散,致使刀具刃尖温度很高,切削刃受热影响极为明显。这种影响结果会使刀具材料粘结剂高温下粘结强度下降,wc(碳化钨)等粒子易于分离出去,从而加速了刀具磨损。另外,难加工材料成分刀具材料某些成分切削高温条件下产生反应,出现成分析出、脱落,或生成其他化合物,这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。

  切削高硬度、高韧性被加工材料时,切削刃温度很高,也会出现与切削难加工材料时类似刀具磨损。如切削高硬度钢时,与切削一般钢材相比,切削力更大,刀具刚性不足将会引起崩刃等现象,使刀具寿命不稳定,而且会缩短刀具寿命,尤其加工生成短切屑工件材料时,会切削刃附近产生月牙洼磨损,往往短时间内即出现刀具破损。

  切削超耐热合金时,由于材料高温硬度很高,切削时应力大量集刃尖处,这将导致切削刃产生塑性变形;同时,由于加工硬化而引起边界磨损也比较严重。

  由于这些特点,所以要求用户切削难加工材料时,必须慎重选择刀具品种切削条件,以获得理想加工效果。

  难加工材料切削加工应注意问题

  切削加工大致分为车削、铣削及以心齿为主切削(钻头、立铣刀端面切削等),这些切削加工切削热对刃尖影响也各不相同。车削一种连续切削,刃尖承受切削力无明显变化,切削热连续作用于切削刃上;铣削则一种间断切削,切削力断续作用于刃尖,切削时将发生振动,刃尖所受热影响,切削时加热非切削时冷却交替进行,总受热量比车削时少。

  铣削时切削热一种断续加热现象,刀齿非切削时即被冷却,这将有利于刀具寿命延。日本理化研究所对车削铣削刀具寿命作了对比试验,铣削所用刀具为球头立铣刀,车削为一般车刀,两者相同被加工材料切削条件(由于切削方式不同,切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致)及同一环境条件下进行切削对比试验,结果表明,铣削加工对延长刀具寿命更为有利。

  利用带有心刃(即切削速度=0m/min部位)钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时,经常出现靠近心刃处工具寿命低下情况,但仍比车削加工时强。

  切削难加工材料时,切削刃受热影响较大,常常会降低刀具寿命,切削方式如为铣削,则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工,间总会有需要进行车削或钻削加工时候,因此,应针对不同切削方式,采取相应技术措施,提高加工效率。

  切削难加工材料用刀具材料

  cbn高温硬度现有刀具材料最高,最适合用于难加工材料切削加工。新型涂层硬质合金以超细晶粒合金作基体,选用高温硬度良好涂层材料加以涂层处理,这种材料具有优异耐磨性,也可用于难加工材料切削优良刀具材料之一。

  难加工材料钛、钛合金由于化学活性高,热传导率低,可选用金刚石刀具进行切削加工。cbn烧结体刀具适用于高硬度钢及铸铁等材料切削加工,cbn成分含量越高,刀具寿命也越长,切削用量也可相应提高。据报道,目前已开发出不使用粘结剂cbn烧结体。

  金刚石烧结体刀具适用于铝合金、纯铜等材料切削加工。金刚石刀具刃口锋利,热传导率高,刃尖滞留热量较少,可将积屑瘤等粘附物发生控制最低限度之内。切削纯钛钛合金时,选用单晶金刚石刀具切削比较稳定,可延长刀具寿命。

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