刀具组合
 

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工件材料及刀具选择注意事项
 

机械加工发展的总趋势是高效率、高精度、高柔性和强化环境意识。在机械加工领域,切(磨)削加工是应用最广泛的加工方法。高速切削是切削加工的发展方向,已成为切削加工的主流。它是先进制造技术的重要共性关键技术。推广应用高速切削技术将大幅度提高生产效率和加工质量并降低成本。高速切削技术的发展和应用决定于机床和刀具技术的进步,其中刀具材料的进步起决定性的作用。研究表明,高速切削时,随着切削速度的提高,切削力减小,切削温度上升很高,达到一定值后上升逐渐趋缓。造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损,因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。基于这一要求,近20多年来,发展了一批适于高速切削的刀具材料,可在不同切削条件下,切削加工各种工件材料。

虽然我们总是希望得到既有高的硬度以保证刀具的耐磨性,又有高的韧性来防止刀具的碎裂,但目前的技术发展还没有找到如此优越性能的刀具材料,鱼与熊掌无法兼得。因此,我们会在实际中按照需要选用更合适的刀具材料:粗加工时优先考虑刀具材料的韧性:精加工时优先考虑刀具材料的硬度。当然人们还期待着以超高切削速度进行加工而获得更好的效果。下面仅就常见的工件材料及刀具的相关情况做如下简单介绍。

1.铝合金
1.1 易切削铝合金
该材料在航空航天工业应用较多,适用的刀具有K10、K20、PCD,切削速度在2000~4000m/min,进给量在3~12m/min,刀具前角为12°~18°,后角为10°~18°,刃倾角可达25°。

1.2 铸铝合金
铸铝合金根据其SI含量的不同,选用的刀具也不同,对SI含量小于12%的铸铝合金可采用K10、Si3N4刀具,当SI含量大于12%时,可采用 PKD(人造金刚石)、PCD(聚晶金刚石)及CVD金刚石涂层刀具。对于SI含量达16%~18%的过硅铝合金,最好采用PCD或CVD金刚石涂层刀具,其切削速度可在1100m/min,进给量为0.125mm/r。

2.铸铁
对铸件,切削速度大于350m/min时,称为高速加工,切削速度对刀具的选用有较大影响。当切削速度低于750m/min时,可选用涂层硬质合金、金属陶瓷:切削速度在510~2000m/min时,可选用Si3N4陶瓷刀具;切削速度在2000~4500m/min时,可使用CBN刀具。铸件的金相组织对高速切削刀具的选用有一定影响,加工以珠光体为主的铸件在切削速度大于500m/min时,可使用CBN或SI3N4,当以铁素体为主时,由于扩散磨损的原因,使刀具磨损严重,不宜使用CBN,而应采用陶瓷刀具。



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