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      陶瓷刀具的一些基本知識應用 - 高性能臥式加工中心 臥式鏜銑床 數控龍門加工中心

      發布日期:2019-03-01 作者: 點擊:

      陶瓷刀具改變了傳統的機械加工工藝,解決了生產中以前很多難以解決的加工問題。目前廣泛應用于機械、治金、礦山、高速列車、風電、汽車、拖拉機、軸承、水泵、交通、能源、精密儀器、航空航天等行業并取得了顯著的經濟效益。

      中國在陶瓷刀具的研究與開發方面具有優勢,早在20世紀50年代就已在生產中使用。例如,中國開發的陶瓷與硬質合金復合刀片(FH系列),工件表面既有陶瓷材料高的硬度與耐磨性,而基體又有硬質合金較好的抗彎強度,其等效抗彎強度比同類陶瓷刀片平均提高20%,斷裂韌度平均提高8.5%,而其抗破損能力提高更大,故能承受沖擊負荷,并解決了陶瓷刀片鑲焊困難等問題。此外,近幾年國內外開發的刀具陶瓷新品種,比如適于加工各種鋁合金(包括硅含量高的鋁合金)的ZrO2基陶瓷、TiB2基陶瓷(硬度是氮化硅的2倍,其性能介于硬質合金和超硬材料CBN之間,用其加工淬硬鋼和高溫合金等材料時的刀具壽命可比硬質合金刀具長5-6倍),盡管它們的生產至今還未形成規模,但因性能優異,有廣泛的用途,今后必將迅速發展。


      使用陶瓷刀具的機床必須具有高剛度、大功率、高轉速和高精度特點,這樣才能充分發揮陶瓷刀具材料的性能,取得好的經濟效益。此外,裝夾工件的夾具和夾緊裝置,必須可靠性強,以免加工時產生振動,使刀具破損。必須指出的是,目前生產中不少機床設備還不能滿足陶瓷刀具的加工要求,所以它們的潛力未能得到充分發揮,今后隨著數控機床和加工中心等高效設備應用的增多,必將進一步推動陶瓷刀具的使用。


      由于陶瓷刀具材料的脆性較大,強度較低,故刀具前角通常取0°-10°,后角5°-12°。為了提高切削刃強度,刃口上須磨出負倒棱,倒棱寬度可取b=0.1-0.8mm,倒棱前角-10°--20°;刀尖需適當修圓,修圓半徑r=0.2-1.0mm。但刀尖修圓半徑和負倒棱越大,會使切削力增大,發生顫振的機會也增多。因此當機床-夾具-刀具-工件的系統剛性不足時,尤其是在加工細長工件時,不宜采用過大的刀尖半徑和負倒棱。


      由于陶瓷刀具有良好的耐熱性和耐磨性,故切削用量對刀具磨損影響比硬質合金刀具小。因此,切削時應根據被加工工件材料性質,在機床功率、工藝系統剛性和刀片強度允許前提下,盡量選用較大的背吃刀量(吃深)和切削速度進行切削,以充分發揮陶瓷刀具材料高溫性能好的特點。而部分企業在使用陶瓷刀具時,認為采用較低切削速度可延長刀具的使用壽命。切削速度﹐車削普通鋼和鑄鐵,一般Vc=200-600m/min;加工硬度小65HRC的高硬度鋼Vc=60-200m/min;銑削鋼和鑄鐵Vc=200-500m/min;銑削耐熱合金Vc=100-250m/min,進給量0.05-0.08mm/z。


      陶瓷刀具的刃磨應在工具磨床上用夾具刃磨,以保證刃磨質量。刃磨陶瓷刀具目前大多采用樹脂結合劑的金剛石砂輪,其磨削質量對刀具切削性能有很大影響。對于可轉位陶瓷刀片,原則上是不重磨的,因為重磨后其刀片的裝夾尺寸及定位尺寸都會發生變化,在CNC機床加工中就要重新調整進刀尺寸,以保證工件尺寸的一致性。但一些工廠為了降低消耗,物盡其用,也可在工具磨床或刀具刃磨機上用金剛石砂輪進行刃磨,粗磨選用F80-F120粒度號,精磨、細磨用F180-F400粒度號,濃度為50%-100%,硬度為K-P級。刃磨時的切削用量可取:磨削速度20-30m/s,磨削深度f=0.005-0.02mm/雙行程(粗磨時取大值,精磨、細磨時取小值),工作臺速度為V=10-15m/min。


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