由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
数控机
硬质合金刀具规格
由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
数控机床选择刀具应考虑以下方面:
(1)根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择性较好的可转位硬质合金刀具。
(2)根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产量为主,应选择度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度、而精加工阶段所用刀具的精度。如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。
(3)根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角,以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀,齿数也不要超过4齿。
选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般很小,故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀,因此,在确保零件加工不过切的前提下,粗加工和半精加工曲面时,尽量选择端铣刀。另外,刀具的度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上,所有刀具全都预先装在刀库里,通过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。必须选用适合机床刀具系统规格的相应标准刀柄,以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容,以保证在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸,合理安排刀具的排列顺序。
非晶合金涂层在加工刀具上的应用
近年来,跟着研讨的不断深入,加工技能高质量、低能耗的特色逐渐受到重视,并在航空航天范畴得到广泛应用。加工技能包括加工机床、加工刀具和加工工艺等方面。《非晶工业开展咨询》主要从加工刀具的资料涂层技能方面进行介绍,给非晶态合金应用提供新的方向和思路。
加工及对刀具的高要求
加工(High PerformanceMachining,HPM)是在保证零件精度和质量的前提下,经过对加工进程的优化和进步单位时刻资料切除量来进步加工功率和设备利用率、下降生产成本的一种高功能加工技能。在加工体系中,刀具是完成切削加工的工具,直触摸摸工件并从工件上切去一部分资料,使工件得到契合技能要求的形状、尺度精度和外表质量。在整个加工进程中,刀具直接与工件触摸,会呈现严峻的刀具磨损现象,因而刀具也是加工进程中的一大消耗品。刀具技能的内涵包括刀具资料技能、刀具结构设计和成形技能、刀具外表涂层技能等,也包含了上述单项技能归纳交叉形成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、绿色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作为机械制作工艺配备中重要的一类基础部件。
刀具在切削进程中承受深重的负荷,包括高的机械应力、热应力、冲击和振荡等,如此恶劣的工作条件对刀具功能提出了高要求。挑选刀具资料、设计刀具结构、开展刀具涂层和高功能刀具技能成为进步切削加工水平的关键环节。《非晶工业开展咨询》主要从刀具涂层技能等方面对刀具进行介绍,以促进刀具的开发,为进步制作技能水平发挥应有的效果。
加工刀具的外表涂层
刀具外表涂层以增效和延寿为目的,是将耐高温、损的资料涂覆在刀具基体资料外表。涂层作为一个化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩散和化学反应,从而减少了刀具的月牙槽磨损。涂层刀具具有外表硬度高、性好、化学功能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低一级特性。现在,常用的刀具涂层办法有化学气相堆积法(CVD)、物理气相堆积法(PVD)、等离子体化学气相堆积法(PCVD)、热喷涂法和离子束辅助堆积法(IBAD),其中以PVD和CVD应用为广泛。
刀具的涂层技能现在现已成为进步刀具功能的关键技能。在涂层工艺方面,CVD依然是可转位刀片的主要涂层工艺,在基体资料改进的基础上,使CVD涂层刀具的性和韧性都得到进步。PVD相同取得了重大进展,开发了习惯高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层,如纳米、多层结构等。等离子体化学气相堆积法(PCVD)是将高频微波导人含碳化物气体发生高频高能等离子,或者经过电极放电发生高能电子使气体电离成为等离子体,由气体中的活性碳原子或含碳基团在合金的外表堆积的一种涂层制备办法。
非晶合金涂层的优势
刀具涂层技能向物理涂层附加大功率等离子体方向开展;功能薄膜向着多元、多层膜的方向开展;并研讨集硬度、化学稳定性、抗痒化性于一体且具有低内应力和高附着力的薄膜制备技能。图(a)为多层涂层,其内层的TiCN与基体有较强的结合力和强度,中心的Al2O3,作为一种有用的热屏障可答应有更高的切削速度,外层的TiCN保证抗前刀面和后刀面磨损才能,外一薄层金黄色的TiN使得容易辨别刀片的磨损状态;图(b)中纳米涂层与传统涂层比较,具有超硬度、超模量和高红硬性效应,并且显微硬度可超过40GPa;图(c)纳米复合结构涂层在强等离子体效果下,纳米TiAlN晶体被镶
刀具的涂层技能
嵌在非晶态的Si3N4体内,当AlTiN晶体尺度小于10nm时,位错增殖源难于启动,而非晶态相又可阻挠晶体位错的迁移,即使在较高的应力下,位错也不能穿越非晶态晶界。这种结构薄膜的硬度可以达到50GPa以上,并可坚持适当优异的韧性,且当温度达到900—1100℃时,其显微硬度仍可坚持在30G