硬质合金刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响,正确选择刀具,对减少零件加工变形至关重要。
(1)合理选择刀具几何参数。①前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,另外可以减少切削变形,使排屑顺利,进而降低切削力和切削温度。P类,包括P01~P50,相当于我国的YT类(主要成分为WC.TiC.Co)。切忌使用负前角刀具。
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硬质合金刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响,正确选择刀具,对减少零件加工变形至关重要。
(1)合理选择刀具几何参数。①前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,另外可以减少切削变形,使排屑顺利,进而降低切削力和切削温度。P类,包括P01~P50,相当于我国的YT类(主要成分为WC.TiC.Co)。切忌使用负前角刀具。②后角:后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。切削厚度是选择后角的重要条件。粗铣时,由于进给量大,切削负荷重,发热量大,要求刀具散热条件好,因此,后角应选择小一些。精铣时,要求刃口锋利,减轻后刀面与加工表面的摩擦,减小弹性变形,因此,后角应选择大一些。③螺旋角:为使铣削平稳,降低铣削力,螺旋角应尽可能选择大一些。④主偏角:适当减小主偏角可以改善散热条件,使加工区的平均温度下降。
(2)改善刀具结构。
①减少铣刀齿数,加大容屑空间。由于铝件材料塑性较大,加工中切削变形较大,需要较大的容屑空间,因此容屑槽底半径应该较大、铣刀齿数较少为好。③涂层厚度:随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加,但当涂层厚度达到饱和,刀具寿命不再明显增加。②精磨刀齿。刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下,以消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。这样,不但可以降低切削热而且切削变形也比较小。③严格控制刀具的磨损标准。刀具磨损后,工件表面粗糙度值增加,切削温度上升,工件变形随之增加。因此,除选用性好的刀具材料外,刀具磨损标准不应该大于0.2mm,否则容易产生积屑瘤。切削时,工件的温度一般不要超过100℃,以防止变形。
机械刀具在拉削和铰削加工中的应用
在拉削加工中,一般采用复合式渐开线跳齿内孔超硬材料拉刀加工工件孔,其优点主要有两点:其一是花键刃开侧隙的刀齿结构和合理的跳齿排布方式, 保证了拉刀的制造质量,而且其制造工艺不复杂,成本与普通的复合式渐开线拉刀相比也没有太多差别。在加工的过程中,如果零件轮廓尺寸与图纸尺寸有差别,就可以通过修正存储器Dxx中的半径补偿值,再重新运行程序以达到要求。其二是这种加工方式保证了工件内孔各形面间的同轴度,在后续加工工序中,可以统一选用小径圆面为定位基准, 从而使得后序检验心轴和定位心轴的制作简化了许多,同时也保证了各加工表面的位置精度。
在硬铸件小孔或淬硬钢的铰削加工中,PCBN 电镀铰刀应用十分广泛。①高硬度:硬质合金刀具是由硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属粘结剂(称粘接相)经粉末冶金方法而制成的,其硬度达89~93HRA,远高于高速钢,在5400C时,硬度仍可达82~87HRA,与高速钢常温时硬度(83~86HRA)相同。这类铰刀以9CrSi 或42HRC 的45# 钢作为基体,具有切削和前后导向部分。其基体设计要十分合理,且制造精度要求很高,切削部分要比前导向部分大0.04mm,工件孔深要小于切削区长度,切削区长度要比后导向长度略小。例如,某工厂加工直径大约为12mm 的淬火钢工件, 其硬度为45HRC,底部尺寸大约为12mm,加工要求孔的圆柱度为0.005mm,表面粗糙度为0.2μm。这个时候一般选用的是一组5 把电镀CBN 铰刀来进行加工。有些发动机制造厂用PCBN 或PCD 电镀铰刀珩铰汽缸体的主轴承孔来代替珩磨,这种做法使工作效率提高了数倍,且加工成量稳定。
硬质合金刀具在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍以上,到采用硬质合金时,又比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,刀具出现焊接和机械夹固式结构。当刀片达到要求的厚度后,对其进行进一步磨削加工以获得准确的几何形状和尺寸。1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,不久即应用在铣刀和其他刀具上。1972年,美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年,瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法,生产碳化钛涂层硬质合金刀片的。两种刀补在处理方法上的区别:B刀补采用读一段,算一段,走一段的处理方法。1972年,美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法,在硬质合金刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性,与表层的高硬度和性结合起来,从而使这种复合材料具有更好的切削性能。
刀具按工件加工表面的形式可分为五类。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。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)。通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
硬质合金刀具退涂工艺
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合金刀具的退涂是涂层刀具生产加工中的重要工艺,对涂层刀具的切削性能、使用寿命、表面质量、加工效率、加工精度等具有重要影响。压制好的刀片粉末在长