刀片的主要成分
硬质合金刀片的主要成分是不同配比的碳化钨和钴,原材料一开始的形态是粉末。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0。在重约560kg的容器里盛装着配好的原料,它们将被用于生产不同的粉末。在车间里,将干燥的原料与乙醇和水配成的溶剂混合形成一种粘稠度类似酸奶的灰色浆状物。待浆状物干燥后,将样品送往实验室进行质量检测。这些
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刀片的主要成分
硬质合金刀片的主要成分是不同配比的碳化钨和钴,原材料一开始的形态是粉末。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0。在重约560kg的容器里盛装着配好的原料,它们将被用于生产不同的粉末。在车间里,将干燥的原料与乙醇和水配成的溶剂混合形成一种粘稠度类似酸奶的灰色浆状物。待浆状物干燥后,将样品送往实验室进行质量检测。这些粉末由很多直径为20-200μm的颗粒组成,非常微小(一根头发的直径是50-60μm)。
这些粉末被装在容积100kg的桶中并输送到用于制造刀片的冲压机边。经普通砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口,存在程度不同的微观缺口(即微小崩刃与锯口)。操作工将冲模(用于冲压不同刀片的模具) 放入机床,并将订单输入计算机,冲模腔内根据订单信息充满粉末。冲压每片刀片的压力高达12吨,机床会对每片刀片进行称重,操作人员也会进行观察控制。在这一阶段,刀片非常脆弱,很容易裂损。
冲压后的刀片需要被加热使其硬化,这一工作由烧结炉完成,烧结炉一次可以处理数千片刀片。PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料,能获得较好的工件表面质量。压制好的刀片粉末在长达13h的过程中被加热到约1,500℃,熔融而成为硬质合金这一硬度极高的材料。烧结工艺中的收缩比例约为50%,因此烧结后刀片大小仅为之前的一半。
超硬材料
硬质合金刀具的基本概念和发展概况
从目前的机械加工行业来看,传统意义上的超硬刀具材料主要包括天然金刚石、人造金刚石以及立方氮化硼这三种材料。由于天然金刚石数量较为稀少,难以满足机械加工行业的大规模需求。⑤具有较低的热膨胀系数:金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍,由切削热引起的刀具尺寸的变化很小,这对尺寸精度要求很高的精密和超精密加工来说尤为重要。人造金刚石虽然能够实现大规模生产,但是由于成本较高,市场价格昂贵,因此也难以得到广泛普及应用。我国目前应用于超硬材料刀具上的主流材料是聚晶立方氮化硼及其复合材料。超硬材料刀具的早应用在上世界五十年代的美国,科学家通过在实验高温高压状态添加凝合剂的方法,制成了数量较大的氮化硼聚晶块。随后的几十年里,科学家又先后研制出了金刚石硬质合金和氮化硼复合片,基本上解决了超硬刀具材料的来源问题。我国在超硬刀具材料的相关方面研究开始于上世纪七十年代,虽然起步较早,但是由于当时各种外界条件的限制, 无论是生产技术还是厂房设备条件都相对艰苦,所以研究工作进展缓慢。直到二十世纪末才真正意义上开始对这方面进行立项研究,目前已经取得了较为显著的成果。
机械刀具在车削和铣削加工中的应用
机械刀具在车削和铣削加工中的应用
在车削钢件材料加工时,对于淬硬钢的加工,超硬材料刀具能够在很大程度上实现以车代磨的加工效果。碳(氮)化钛基硬质合金是以TiC为主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬质合金,常用的金属粘接相是Mo和Ni。在切削加工过程中,由于其切削深度要远远高于磨削,极大程度上提高了以车代磨的工作效率,从而降低了加工制造的成本。需要注意的是,在进行高硬度机械部件加工时,要采取低速或中低速的切削方式,防止超硬材料刀具偏离切割轨道。
在车削铸铁件时,对于发动机缸盖的排气阀座,可以选择铜、钼高铬合金铸铁,这种材料的加工一般有车削和铣削2 种工艺。用PCBN 材料所制的刀具加工灰铸铁刹车盘时,其切削速度一般在700~2000m/min 适宜。
用PCD 材料制成的刀具铣削铝合金时, 其速度可达到300~4000m/min;用PCBN 制成的刀具铣削灰铸铁时,其速度一般在1000~2000m/min 范围内。刀具的半径值预先存入存储器Dxx中,xx为存储器号,当一个程序需用到几把刀时,建议刀具号Txx和存储器Dxx相对应,即T1号刀具半径补偿值相应地使用D01号存储器,这样加工时不容易搞错。目前, 我国加工铝合金缸盖的PCD 面铣刀切削速度已达到了4021m/min, 其进给速度为5670mm/min,这种效率是我国20 世纪90 年代初期引进外国设备的2 倍。精加工灰铸铁缸体的CBN 面铣刀铣削速度也达到了2000m/min,其效率是硬质合金面铣刀的10 倍之多。在玻璃深加工中,铣削玻璃的PCD 螺旋内排液面铣刀应用为广泛。
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