高速切削和干切削已發(fā)展成為現(xiàn)代切削加工技術(shù)的重要趨勢

1、高速切削和干切削已進(jìn)展成為現(xiàn)代切削加工技術(shù)的重要趨勢，有力推動著刀具材料和構(gòu)造， 以及刀具裝夾構(gòu)造等先進(jìn)切削技術(shù)的日月異和推廣應(yīng)用。圖 1 應(yīng)用山高CBN300 加工機床床身導(dǎo)軌(切削速度 380m/min、切削深度0.4mm，無冷卻液)，驗證其刀具壽30供給商，請電郵至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.森拉天時關(guān)閉供給商，請電郵至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密機械關(guān)閉供給商，請電郵至: HYPERL

2、INK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密機械關(guān)閉供給商，請電郵至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密機械關(guān)閉電子、能源、模具等裝備制造業(yè)的空前進(jìn)展推動下，切削加工已邁入了一個以高速、高效和環(huán)保為標(biāo)志的高速加工進(jìn)展的時期現(xiàn)代切削技術(shù)階段。 的進(jìn)程。例如，周密模具硬質(zhì)材料的型腔，承受高轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給量和小吃深加工，既可獲得很高的外表質(zhì)量，又能夠省卻磨削、EDM 和手工拋光或削減相應(yīng)工序的時間，從而縮短生產(chǎn)工藝流程，提高生產(chǎn)

3、率。過去一些企業(yè)制作簡單模具時，根本上都需要34 個月才能交付使用，而現(xiàn)在承受高速切削加工後，半個月便可完成。據(jù)調(diào)查，一般的工模具，有60%的機加工量可用高速加工工 藝來實現(xiàn)。高速加工時，不但要求刀具牢靠性高、切削性能好、能穩(wěn)定地斷屑和卷屑 度，并能實現(xiàn)快換或自動更換等。因此，對刀具材料、刀具構(gòu)造、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。對刀具材料的要求 (PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN) 等刀具材料鎂、銅等有色金屬件，主要承受PCD 和 CVD 金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(5067HRC)和冷硬鑄鐵主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。上海群眾汽車承受Seco刀具(上海)公司生產(chǎn)的立方氮化硼

4、CBN300刀片面銑刀，在柔性生產(chǎn)線上高速銑削發(fā)動機缸體平面(鑄件)1600m/min，進(jìn)給速度5000mm/min。用PCD刀具加工鋁合金的切削速度一般為3000-4000m/min，最高更可達(dá)7500m/min。而用陶瓷和PCBN刀具加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵時的切削速度已達(dá)200m/min。硬質(zhì)合金已邁入細(xì)晶粒超細(xì)晶粒階段涂層硬質(zhì)合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN 等)400-500m/minInconel 718高溫鎳基合金可使用陶瓷和PCBN 刀具。據(jù)報道，加拿大學(xué)者用SiC 晶須增韌陶瓷銑削Inconel 718 合金，推舉最正確的切削條件為：切削速度700m/min，吃深

5、為 1-2mm，每齒進(jìn)0.1-0.18mm/z。目前，硬質(zhì)合金已進(jìn)入細(xì)晶粒(1-0.5m)和超細(xì)晶粒(0.5m)的進(jìn)展階段，過去細(xì)晶粒多用於K 類(WC+Co)P 類(WC+TiC+Co)和M 類(WC+TiC+TaC 或NbC+Co)硬質(zhì)合金也向晶粒細(xì)化方向進(jìn)展。(Co)的含量，由此帶來的硬度降低如今可以通過細(xì)化晶粒得到補償，并使硬質(zhì)合金的抗彎強度提高到4.3GPa，已到達(dá)并超過一般高速鋼(HSS)的抗彎強度，轉(zhuǎn)變了人們普遍認(rèn)為P 類硬質(zhì)合金適於切鋼、而K 類硬質(zhì)合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格局。承受WC 基的超細(xì)晶粒K 類硬質(zhì)合金，同樣可加工各種鋼料。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的另一個優(yōu)AQ

6、UA 構(gòu)造鋼和合金鋼(SCM)時，切削速度 200m/min，進(jìn)給速度 1600mm/min，加工效率提高了2.5 倍，刀具壽命提高 2 倍；干式鉆孔時，切削速度 150m/min，進(jìn)給速度 1200mm/min。涂層提升到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的階段現(xiàn)如今，涂層已進(jìn)入到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的階段，開發(fā)的TiCN、TiAlN 多元超薄、超多層涂層(2022 1nm)與TiC、TiN、Al2O3 等涂層的復(fù)合，加上型抗塑性變形的基體，在改善涂層的韌性、涂層與基體的結(jié)合強度、提高涂層的耐磨性方面有了重大進(jìn)展，全面提高了硬質(zhì)合金的性能。涂層刀具已成為現(xiàn)代切削刀具的標(biāo)志，在刀具中的使用比例到達(dá)6

7、0%。涂層硬質(zhì)合金刀具 (Schnell)公司用納米技術(shù)推出的一種超長壽命LL 涂層立銑刀，用其加工零件硬度超過70HRC 淬硬模具鋼材時，2-3倍。瑞典Sandvik 3 種涂層刀片(GC4225GC4240GC1030)具有較廣的通用性，GC4225(突破一號)作為GC4025(P25)切削條件下的刀具壽命為每個切削刃可加工41 GC4025 每個切削刃能加工的零14 個。山高(Seco)Jabro全推出的整體硬質(zhì)合金通用加工銑刀Solid2 系列刀具不僅承受了材800 1100 攝氏度，顯著提高了加工效率和刀具壽命。同時，Solid2 系列均承受了刃口鈍化處理和徑向全周鏟背處理技術(shù)，使得

8、刀具的涂層與材質(zhì)結(jié)合更加完善，刀具的可重磨次數(shù)也大幅提高。美國Kennametal公司推出的H7 刀片系TiAlN涂層，專為高速銑削合金鋼、高合金鋼和不銹鋼而設(shè)計。 而德國Guhring 公司推出的商品名為“Fire”的孔加工刀具涂層，則是一種通用性的復(fù)合涂層融匯有TiN、TiCN TiAlN 三種涂層，兼具這三種涂層材圖2 山高Jabro推出的Solid2 系列銑刀料的優(yōu)點，既適用於干切削和硬切削，也適合一般切削。今後仍將是制作高速加工刀具的主要基體材料。刀片(如Sandvik 公司的CD1810 和美國Kennametal 公司的KCD25 牌號)等產(chǎn)品，用於有色金屬和非金屬材料的高速周密

9、加工。而另一種適於加工鋼鐵材料的CBN 涂層也已開發(fā)成功，并正走向工業(yè)試用階段。對刀具幾何參數(shù)和斷屑槽的要求幾何參數(shù)時的刀具前角要取得稍大一些，以降低切削區(qū)溫度，并在刃口上作出負(fù)倒棱。 刀尖四周刃區(qū)切削刃的長度和刀頭材料的體積，以提高刀具剛性和削減切削刃破損的概率。美國Carboloy 公司推出的一種適於干切削用的ME-13 (達(dá)34)、加強刃并有一個帶筋的前刀面，顯著削減了切屑與刀片前刀面之間的接觸面積，使產(chǎn) 400，能顯著減小切削 55HRC 模具鋼時，切削速度120m/min7.6m/min0.51mm，徑向0.25mm，承受干式切削，刀具使用壽命則長達(dá)1.5h?？赊D(zhuǎn)位面銑刀、立銑刀和槽

10、銑刀的切削性能提高到一個的水平，刀具壽命可提高50%-250%30%-40%。美國一家公司承受這種型刀片制作的立銑刀干銑削17-4PH 不銹鋼的周邊，切削用量為：304m/min1270mm/min0.14mm/z，20S 去除余量36cm3。斷屑槽型應(yīng)的通用斷屑槽型系列。如瑞典Sandvik 公司推出的R、M 和F 等槽型系列(鋼材粗加工、半精加工和精加工相應(yīng)承受PR、PM 和PF 的槽型，切不銹鋼時用MR、MM MF 的槽型，切鑄件和有色金屬用KR、KM和KF的槽型)，以及以色列Iscar公司以“霸王刀”為典型的槽型設(shè)計都獨樹一幟。 上的法前角可調(diào)整為零度或負(fù)值，而工作前角為適宜的正值，所

11、以切削力小，刃口強度高，抗高速時的磨損力量強，預(yù)示著高速加工刀具刃形構(gòu)造進(jìn)展的方向。開發(fā)與承受型刀具，以適應(yīng)現(xiàn)代切削技術(shù)需求具，具有高效或創(chuàng)工藝的特點，對推動這些行業(yè)加工技術(shù)的進(jìn)步起到了重要作用。如德國Guhring 公司推出的加工鋁合金缸蓋用的成套刀具(包括面銑刀、導(dǎo)管孔閥門座復(fù)合鏜刀、階梯孔鏜刀、整體硬質(zhì)合金直槽鉆、階梯鉆、鍃鉆等)；日本東芝公司的高效陶瓷銑刀、金剛石銑刀(4000 m/min)及硬質(zhì)合金孔加工刀具；Sandvik 公司推出的 銑刀，一次走刀即可生產(chǎn)出成品(最大吃深可達(dá) 5.5mm)至用於槽銑。還有Iscar 公司研發(fā)的SUMO(束魔)全系列刀具產(chǎn)整體硬質(zhì)合金立銑刀的變形金

12、剛立銑刀、適於銑深腔(8 mm)的風(fēng)火輪銑刀，以及高進(jìn)給率密齒型銑刀(用迷你型蝴蝶刀片)、可高效銑削的UPGRADE3SandvikCoroMill490銑刀；日立公司研發(fā)的ASR 多刃型高進(jìn)給圓弧角銑刀，能對模具型腔進(jìn)展小切深高進(jìn)給加32mm -5 刃圓弧角銑刀(使用JX1045 超潤滑涂層刀片)40CrMnMo7 300m/min(3000r/min)2 2.5 倍，可達(dá)50m/min3.3mm/z0.3mm。山高車削材質(zhì)等級TP3500已於近日全推出，這使得該公司用於ISO P應(yīng)用領(lǐng)域(鋼件車削)的DuratomicTM 材質(zhì)等級系列進(jìn)一步得到充實。TP3500 的良好韌性能滿足更多客戶

13、的需求，它供給的韌性水平同樣也適於ISO M應(yīng)用領(lǐng)域(不銹鋼車削)。TP3500 在各種加工(從精加工到重載斷續(xù)切削)中均能發(fā)揮出同樣的超群性能。無論是處理粗加工和斷續(xù)車削、小零件車削還是不銹鋼車削，即便是惡劣的工況，型Duratomic 均可。因此，它是承受混合生產(chǎn)時的一個抱負(fù)選擇。值得一提的是，為滿足汽車制造業(yè)和其它行業(yè)不斷增長的需求，Kennametal 集團(tuán)旗下德國WIDIA 公司開發(fā)出了一系列成套高效刀具。在加工曲軸方面，它擁有曲軸內(nèi)銑、曲軸高速外銑、車?yán)④囓嚴(yán)雀鞣N高效專用刀具。如承受多排車車?yán)毒?，?2 秒加工出一根曲1800 多個用戶在使用WIDIA 公司專用刀具進(jìn)展曲軸生

14、產(chǎn)。美國Kennametal 公司近年來推出的SPF 鉆頭和Harvi TM 睞，前者適於加工航空航天工業(yè)中的碳纖維強化聚合物基復(fù)合材料(CFRP)，這種材料大量 地使用在機翼、機身、尾翼、推動和著陸等裝置中。SPF 鉆頭的鉆尖具有特別幾何外形，使得鉆頭定心性好且令刃口格外銳利，避開了鉆孔時CVD PCD(聚晶金剛石)鉆的2倍以上。Harvi TM 系列整體立銑刀是加工不銹鋼及鈦合金、鎳基合金等耐加工材料的專用刀具， 其特點是 5 刃、38大螺旋角、帶刀尖圓角、刃間非對稱設(shè)計、刃溝截面外形為拋物線、承受AlTiN(MT) 涂層，因此能適應(yīng)高效率加工。勢，成為領(lǐng)先性廠商熱推的品。山高於今年10

15、月全推出的Double Octomill 雙八面刃平面銑刀便是這樣一款產(chǎn)品，它同時適用於粗、精加工。這款雙八面刃平面銑刀使用正前角刀片，刀片擁有16 個切削刃。刀片座承受創(chuàng)設(shè)計的HSS HSS 定位銷(HRC 65)能確保刀片座具有極長的使用壽命。大修光刃 (2mm)與極高精度結(jié)合的型刀片設(shè)計使得軸向跳動量可到達(dá)最正確狀態(tài)期，并有效節(jié)約了本錢。Double Octomill 雙八面刃銑刀的硬鍍層(HV 700)并不僅僅表達(dá)出刀具的高質(zhì)量，其還能起正常的刀片鎖緊解決方案，使加工操作更簡易且更具安全性。多功能刀具與特別構(gòu)造的刀具相繼面世利用數(shù)控機床的柔性和多功能刀具進(jìn)展組合加工是當(dāng)前切削加工的一個

16、顯著特點。圖 4 顯示了多功能車刀(Kennametal)的加工原理圖，其可完成車外圓、端面和鏜孔等工作。日本三菱公司開發(fā)的OCTACOT多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片，在加工中心上完成銑平面、溝槽、臺階、倒角、輪廓加工和斜面等多種加工。刀具和帶高壓內(nèi)冷卻通道刀具等來降低切削區(qū)溫度，提高刀具使用壽命。熱管式車刀與熱管式面銑刀也別具特色的構(gòu)造與一般外圓車刀和硬質(zhì)合金面銑刀根本刀齒內(nèi)部制成了熱管。4 多功能車刀加工圖削溫度(熱管的熱導(dǎo)率要比相當(dāng)?shù)你y、銅棒高幾百倍)，提高冷卻效果，故無需再從外部澆注切削液，尤其適於在數(shù)控機床、加工中心和自動生產(chǎn)線上應(yīng)用。刀具冷卻通道的設(shè)計也是高速加工刀具構(gòu)造設(shè)計

17、的重要問題。因高速加工時會產(chǎn)生大量熱 (油)通道輸送到 內(nèi)冷卻供液(油)通道的刀具已從深孔加工刀具擴展到一般淺孔鉆、鉸刀和立銑刀等產(chǎn)品上。例如，Seco 刀具公司推出的可更換硬質(zhì)合金頭部的鉆頭(頭部有三種鉆型：P 型牌號的頭部適於切鋼，K 型適於切鑄鐵和鋁件，M 型適於加工高強度鋼和耐腐蝕鋼)。日本使用的 TiN 涂層硬質(zhì)合金單刃鉸刀(切削速度高達(dá) 150-400m/min)，它們都是有內(nèi)冷卻供液孔的，并且規(guī)格MZS 徑可小到 3-4.5mm，油孔直徑為 0.4-0.6mm。即使切削條件很差的切斷刀，目前也有承受這種冷卻方法的。供液方式可通過機床主軸或刀夾來實現(xiàn)。對刀具裝夾的要求(如力 和轉(zhuǎn)矩的傳遞)，還應(yīng)具有高的定位精度和聯(lián)接剛性，并盡量減小徑向尺寸和質(zhì)量。 (如德國開發(fā) 的 1:10 短錐空心錐柄自動快換夾頭)、熱縮夾頭、三棱靜壓夾頭、內(nèi)裝動平衡機構(gòu)的刀柄、轉(zhuǎn)矩監(jiān)控夾頭等品。目前，各種夾頭已成為專業(yè)化工具廠生產(chǎn)高速切削刀具的配套產(chǎn)品。例如Sandvik 公司的CoroGrip 夾頭