摘要 多樣的刀具特性,快速的應(yīng)對(duì)方案作為刀具主要客戶的機(jī)床業(yè),高速高精度化、多軸多功能化和適應(yīng)環(huán)保的技術(shù)開發(fā)正取得進(jìn)展,隨之也要求刀具的開發(fā)要適應(yīng)這種技術(shù)進(jìn)步。于是,展開了適應(yīng)高速銑削的...
多樣的刀具特性,快速的應(yīng)對(duì)方案 作為刀具主要客戶的機(jī)床業(yè),高速高精度化、多軸多功能化和適應(yīng)環(huán)保的技術(shù)開發(fā)正取得進(jìn)展,隨之也要求刀具的開發(fā)要適應(yīng)這種技術(shù)進(jìn)步。于是,展開了適應(yīng)高速銑削的、多功能化的、直徑微小化的、適應(yīng)干式加工的等涉及眾多方面的刀具開發(fā)工作。
隨著機(jī)床的高剛性、高速高精度化,CBN(立方氮化硼)和金剛石刀具成為高速、高性能、高精度加工不可缺少的工具。
在淬火鋼、燒結(jié)合金和鑄鐵等難切削材料加工領(lǐng)域,追求高速、高效、高精度和長(zhǎng)壽命的CBN刀具新產(chǎn)品和新材質(zhì)的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正如火如荼。燒結(jié)合金材料用金屬陶瓷刀具也可以加工,隨著在材料中使用比例的增加,已進(jìn)化成更堅(jiān)硬、更強(qiáng)韌和更難加工的材料。而且,由于零件形狀的復(fù)雜化和對(duì)尺寸精度的要求越來(lái)越高,CBN刀具的適用范圍在不斷增加。舉例來(lái)說(shuō),也有這樣的產(chǎn)品:針對(duì)多種材料特性和諸多形狀的燒結(jié)合金,將幾種刀尖形狀處理的刀具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存,從高精度加工到對(duì)高強(qiáng)度材料的強(qiáng)斷加工,對(duì)所有的燒結(jié)合金材料都可以實(shí)施高速和高效加工。
另一方面,金剛石刀具令人矚目的不是材料面、釬焊刀和鉸刀等新產(chǎn)品,而是刀片可換式刀具和銑刀等新產(chǎn)品。最近,為適應(yīng)高速加工機(jī)床的普及,在市場(chǎng)上出現(xiàn)了小型輕量化的刀具和立銑刀。
現(xiàn)在市場(chǎng)上開始銷售一種主要用于模具粗加工、切屑排出量是傳統(tǒng)銑刀10倍以上的刀片可換式刀具。模具自由曲面的加工向來(lái)是使用球頭立銑刀,但這種球頭刀刃上不但容易算出刀具對(duì)自由曲面的軌跡,而且有許多缺點(diǎn),如球頭尖端橫刃的切削性差,進(jìn)給量和殘留將影響加工面質(zhì)量,而要改善加工面,刀具的切削長(zhǎng)度將變得很大等。作為解決這些問(wèn)題的方法,RC立銑刀的使用日益增多。
高耐磨性、高耐熱性和高強(qiáng)韌性
為了適應(yīng)高速銑削加工,要求刀具有高耐磨性、高耐熱性和高強(qiáng)韌性。于是,在超微粒子基體上施加復(fù)合多層膜涂層來(lái)提高切削功能的超硬立銑刀等產(chǎn)品不斷增多。
超微粒子超硬合金是將材料的粒度微粒化至lμm以下,使其增加抗彎能力和提高韌性。其中也有使用幾納米(納米是十億分之一米)的超微細(xì)粒子的。在加工中,當(dāng)工件直徑小或立銑刀直徑小時(shí),回轉(zhuǎn)數(shù)有限難以實(shí)現(xiàn)高速切削,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的超硬刀具會(huì)發(fā)生崩裂。而超微粒子超硬合金刀具由于韌性高,可以將刀刃設(shè)定為大前角,從而切削出良好的加工面。
復(fù)合涂層是將多種涂層材料組合起來(lái),一層又一層地涂覆在基體上,以提高刀具切削性能。例如,為了減小與切屑的摩擦,最外層可以涂覆氮化鈦涂層;為了提高耐粘附性和前刀面的耐磨性,第二層可以使用氧化鋁涂層,為了提高前、后刀面的耐磨性,第三層可以使用碳化鈦涂層。
在刀具表面涂覆多層膜,可使硬度提高到2500~3000Hv,且耐熱性顯著改善,在850~900℃的高溫下刀具材料也不會(huì)發(fā)生氧化,仍可保持硬度。由于涂層是多層涂覆的,因此韌性提高,表層發(fā)生裂紋也難以擴(kuò)展,可以防止刀具崩刃。
已經(jīng)被實(shí)際使用的涂層材料除了適合高速切削鋼的碳化鈦和氮化鈦以外,還有金剛石和CBN。當(dāng)然,由于金剛石涂層在切削過(guò)程中因溫度上升會(huì)分解為石墨,因此不適合用于含碳的鋼的切削,通常用于鋁等輕合金材料的高速切削。最近,為滿足高硬度鋼的高速切削和軟鋼的高效率加工需求,涂覆有納米微細(xì)晶粒的硅系納米涂層刀具等也出現(xiàn)了。