切削
刀具的基底、涂層和刀刃的準(zhǔn)備,在高效加工中起著關(guān)鍵的作用,經(jīng)常關(guān)乎金屬切削工序的成敗。這些因素,加上嵌入的斷屑器和刀尖,決定著切削
刀具對(duì)于一個(gè)特定的工件或特定的用途的適應(yīng)性。這些參數(shù)的組合,可以保證刀具的加工壽命長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)設(shè)計(jì)
刀片來(lái)滿足要求越來(lái)越高的加工應(yīng)用時(shí),為應(yīng)付工件的新挑戰(zhàn)而*新開(kāi)發(fā)的基底材料,含有鎢,這是切削刀具制造商的目標(biāo)研究和開(kāi)發(fā)的基底、涂層和制備品。
碳化鎢硬質(zhì)合金刀具的硬度和韌性可以應(yīng)付范圍廣闊的切削參數(shù),切削刀具制造商,可以通過(guò)在1到5微米的范圍內(nèi)改變鎢顆粒的尺寸,制造出基底材料。
用較細(xì)的顆粒(亞微細(xì)粒),刀具更耐磨。相反,較大尺寸的顆粒,使刀具韌性較高。細(xì)顆粒的基底材料主要用于切削航空、航天工業(yè)材料,諸如鈦、鉻鎳鐵耐熱蝕合金(因康鎳合金)和高溫合金的
刀片。
刀具制造商除了改變這些刀具的粒度以外,還可以任意改變基底材料中鈷的含量。鈷被用作一種粘結(jié)劑——保持
碳化鎢顆粒粘結(jié)在一起的粘結(jié)劑。把鈷的含量,從通常的6%提高到12%,可以提高韌性,能使刀具制造商調(diào)整刀具的成分,滿足任何應(yīng)用的要求,無(wú)論它需要韌性或耐磨性。
刀具制造商也能通過(guò)在刀具表面加上一層濃縮的鈷層,或通過(guò)選擇性地把其它種類的合金元素,諸如
碳化鈦(TiC)、
碳化鉭(TaC)、碳化釩(VC)和碳化鈮(NbC),加到碳化鎢的合成物中,來(lái)提高基底材料的性能。濃縮的鈷層大大提高了刀刃的強(qiáng)度,改善了粗切和斷續(xù)切削的性能。車間在選擇基底材料來(lái)匹配工件材料和加工要求時(shí),應(yīng)該注意,基底材料的5種其它特性——斷裂韌度、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和抗熱沖擊阻力,也很重要。
切削刀具生產(chǎn)商Iscar Metals Inc. (www.iscarmetals.com) 聲稱,近年來(lái)涂層的開(kāi)發(fā),由于化學(xué)氣相沉積涂層刀具昂貴,已經(jīng)導(dǎo)致物理氣相沉積涂層刀具需求的增長(zhǎng)。化學(xué)氣相沉積涂層的厚度范圍在5到15微米之間變化,而物理氣相沉積涂層的厚度范圍從2到6微米;瘜W(xué)氣相沉積當(dāng)加到基底材料的頂部時(shí),產(chǎn)生拉伸應(yīng)力,而物理氣相沉積涂層在基底上增加壓縮應(yīng)力。Iscar說(shuō),拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力之間的差別,在連續(xù)切削與斷續(xù)切削中,影響刀刃的性能。在涂層過(guò)程中,開(kāi)發(fā)新的合金元素也有助于粘結(jié)涂層,改善涂層的性能。
Iscar*新一代的涂層技術(shù),該公司在市場(chǎng)上稱為“Tec”,已經(jīng)修改了化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積,甚至把兩者結(jié)合起來(lái),生產(chǎn)出切削刀具,更好地滿足特別的應(yīng)用。對(duì)于鋼,Iscar-Tec牌號(hào)提供適中溫度的化學(xué)氣相沉積TiCN涂層,包括厚度A1203涂層,設(shè)計(jì)用于提高高速切削中的耐磨性,同時(shí)有很好的熱穩(wěn)定性、耐剝落和耐塑性變形。
相反,對(duì)于鑄鐵,Iscar開(kāi)發(fā)了一種AlTiN物理氣相沉積涂層,稱為Al-Tec,鋁的含量高,耐熱性好,該公司稱,在低到中等切削速度和不穩(wěn)定的加工情況下,其性能優(yōu)越。Iscar用于各種牌號(hào)鑄鐵的另一種涂層是Do-Tec。它是在一層中溫化學(xué)氣相沉積A1203涂層上加一層TiAlN物理氣相沉積涂層。這種組合給車間帶來(lái)很多好處,諸如當(dāng)用中到高速切削時(shí),耐磨性和耐剝落性高。
對(duì)于未來(lái),Iscar說(shuō),期望看到先進(jìn)等離子涂層和類金剛石碳涂層用于大量成批生產(chǎn)的高潮。該公司還說(shuō),另一個(gè)不斷增長(zhǎng)的、對(duì)涂層的創(chuàng)新途徑是將取代傳統(tǒng)的、厚的多層涂層的單層多功能涂層。據(jù)Iscar介紹,單層多功能涂層便于設(shè)計(jì)成適合于各種摩擦學(xué)特性和機(jī)械特性。*近,Iscar指出,不斷增長(zhǎng)的納米技術(shù)的研究,正在促進(jìn)納米涂層技術(shù)的大量大批生產(chǎn),納米涂層技術(shù)的韌性、硬度、抗氧化和熱穩(wěn)定性都比較好。
刀刃的制備
在許多例子中表明,刀刃的制備(珩削)可能影響加工的成敗,各種應(yīng)用情況都要規(guī)定適當(dāng)?shù)溺裣鲄?shù)。例如,高速精加工鋼與粗加工,要求完全不同的刀刃制備工作。
通常,對(duì)于連續(xù)車削,以及大多數(shù)鋼材和鑄鐵銑削,基本珩削就可以了。但對(duì)于重的斷續(xù)切削,則需要重珩或T刃帶刀刃。
相反,對(duì)于加工不銹鋼或高溫合金,因?yàn)檫@些材料在刀刃上有產(chǎn)生積累材料的傾向,所以刀片需要小的磨石和尖銳的刀刃。同樣,對(duì)于切削鋁,也必須采用尖銳的刀刃。
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