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1、干切削加工刀具及其設計2007-09-0311:42:55??作者：??來源：互聯(lián)網(wǎng)??瀏覽次數(shù)：8??文字大?。骸敬蟆俊局小俊拘 亢喗椋弘S著環(huán)境保護法律法規(guī)越來越嚴格，國外在汽車以及中小型制造業(yè)中，干切削的應用越來越廣泛，目前在西歐已有近一半企業(yè)采用了干式切削加工，德國企業(yè)尤為普遍。日本的《生產(chǎn)設備市場》雜志選出的1997年日本...關鍵字：刀具??隨著環(huán)境保護法律法規(guī)越來越嚴格，國外在汽車以及中小型制造業(yè)中，干切削的應用越來越廣泛，目前在西歐已有近一半企業(yè)采用了干式切削加工，德國企業(yè)尤為普遍。日本的《生產(chǎn)
2、設備市場》雜志選出的1997年日本工廠自動化行業(yè)的國內(nèi)十大新聞中就包括“保護環(huán)境的加工技術具體化”。由此可見：干切削加工技術將成為未來加工技術的發(fā)展方向之一。??干切削并不是簡單地取消切削液就能實現(xiàn)，有意義且經(jīng)濟可行的干切削加工要求仔細分析特定的邊界條件和掌握干切削加工的復雜因素，并為干切削工藝系統(tǒng)的設計提供所需的技術數(shù)據(jù)。干切削加工刀具工作條件惡劣，壽命縮短。因此，須合理選擇刀具材料及涂層，設計合理的刀具幾何參數(shù)。本文分析干切削加工的特點，提出了干切削對刀具的具體要求，討論了干切削刀具的設計要點。2.干切削
3、加工對刀具的要求??干切削加工就是要在沒有切削液的條件下創(chuàng)造具有與濕切相同或相近的切削條件。因此，對刀具提出了更高的要求。1.刀具應具有優(yōu)異的耐高溫性能??目前的刀具材料，如新性能硬質合金、聚晶陶瓷和CBN等有足夠的耐高溫磨損性能，能夠在干切削條件下使用。此外，最有效的方法就是對刀具進行涂層。涂層在切削過程中的作用如同在刀具與切屑之間增加了一道力和熱的隔離層，可阻止將熱量傳遞到刀具基體，因而能保證刀具切削刃鋒利，使刀頭硬度不會很快下降，可大大提高其耐高溫性能。生產(chǎn)實踐證明，盡管在干切削中還不能將切削區(qū)產(chǎn)生的熱
4、量完全隨切屑排出，但只要合理選擇刀具幾何形狀、切削參數(shù)，將能使絕大部分切削熱隨切屑排出，取得良好的加工效果。1.切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小2.干切削加工時，在切削區(qū)產(chǎn)生的高溫產(chǎn)生化學不穩(wěn)定性、刀具與切屑之間的摩擦增大、排屑速度減慢，極易產(chǎn)生積屑瘤，加劇刀具磨損。因此，須減小切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)，最有效的方法就是進行刀具表面涂層，并設計排屑良好的刀具結構。如大螺旋角TiAlN涂層絲錐就是具有這種性能的干切削刀具。3.刀具的結構要能快速排屑，為了保證工件加工質量和刀具壽命，要求刀具能快速排出切屑，使傳
5、入工件和刀具的熱量大大減少。4.刀具應有更高的強度和耐沖擊韌性???選擇適宜于干切削的刀具材料，如超細晶粒硬質合金、陶瓷和金屬陶瓷刀具材料、金剛石和CBN等，也可在高速鋼、硬質合金基體上進行適宜的涂層，如TiAlN涂層、TiCN涂層、TiAlN+MoS2涂層、類金剛石DLC（Diamond-Like-Carbon)涂層等。金剛石和CBN可用于干切鑄鐵、過共晶鋁合金、各種鋼和鈦合金等。3.干切削刀具設計要點及應用3.1 干車(銑)刀具設計要點??干切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因，這是因為加工中刀具與切屑
6、接觸區(qū)域的溫度升高所致。因此，通常應使刀具有大的前角和刃傾角。但前角增大后，刀刃強度會受影響，此時應配合以適宜的負倒棱或前刀面加強單元，使刀尖和刃口有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力，減緩沖擊和月牙洼擴展，使刀尖和刃口可在較長的切削時間里保持足夠的強度。此外，配合大的刀尖前角和刀尖后角，可使刀具刃口楔角增大，減少刀具與已加工表面之間的接觸長度，有效降低后刀面的磨損和破損幾率。圖1 干銑刀片的幾何形狀??采用如圖1所示的幾何形狀刀片，可大大減小刀具與切屑之間的接觸面積，使切屑帶走大量熱量。圖2為干
7、切削和普通車、銑的加工過程示意圖。由圖可見，當切屑流過普通刀片前刀面時，由于接觸面積大，傳入刀具的熱量多，從而產(chǎn)生月牙洼磨損，降低刀具壽命；而采用圖1所示的刀片，刀具前刀面上有加強棱，刀具與切屑的接觸面積也大大減小，絕大部分熱量被切屑帶走，切削溫度可比普通刀片降低約400℃，同時也增大了剪切角，使刀具壽命顯著提高，可允許采用更高的切削速度，提高了生產(chǎn)效率，若保持普通的切削速度，則刀具壽命可提高3～4倍。??對于陶瓷刀具，由于脆性較大，因此，可以選用T型或雙T型棱面，或者研磨，或幾種方法組合。如美國Valeni
8、te公司推薦將0.5×30°的T型棱面用于Al2O3+TiC刀片，干式加工淬硬鋼，并盡量采用大的余偏角。根據(jù)不同刀片幾何形狀，半精車時的刀具余偏角為-5～30°，常用的刀片幾何形狀是正方形、三角形和80°菱形。??對CBN刀具，倒棱太大，加工淬硬鋼時，在刀具與工件接觸處產(chǎn)生高溫使刃口很快磨損。因此，一般不采用大倒棱，刃口可采用斜面或倒圓及負前角，盡可能大的余偏角。建議取值范圍為：(15°～25°)×
