陶瓷刀片在硬銑削加工中的應(yīng)用
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2023/02/10 09:07
負(fù)荷或低效率的切削速度和進(jìn)給率下進(jìn)行加工,犧牲的不僅僅是刀具壽命,同時(shí)還有生產(chǎn)力??紤]到所有這些因素,可以發(fā)現(xiàn)切削參數(shù)的微小變化能夠造成令人驚訝的生產(chǎn)率變化。 (1)銑削速度 用陶瓷刀片成功實(shí)現(xiàn)硬銑削所需的切削速度基于實(shí)際的材料硬度(通常在45~65HRC范圍內(nèi))。隨著溫度的升高,被加工金屬會軟化,使切削阻力減少并有助于切屑分離。為了充分發(fā)揮晶須增強(qiáng)陶瓷刀片在強(qiáng)度和硬度方面的優(yōu)勢,有必要以足夠高的表面速度(SFM)進(jìn)行加工,從而在切削區(qū)產(chǎn)生足以使金屬軟化的熱量,該速度可能高達(dá)傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀片切削速度的5倍。 然而,這并不意味著用陶瓷刀片進(jìn)行硬銑削時(shí)必須配備具有50馬力和先進(jìn)處理器的新型高速加工中心,用陶瓷刀片銑削淬硬材料所需的速度并未超過現(xiàn)代模具制造車間大多數(shù)機(jī)床的加工速度范圍。由于產(chǎn)生的切削力小,加工時(shí)的功率消耗實(shí)際上也很低。用陶瓷刀片能在車間現(xiàn)有的絕大多數(shù)機(jī)床上進(jìn)行硬銑削,這也是它帶給工具系統(tǒng)的另一個(gè)好處。
(2)進(jìn)給率 程序設(shè)定的每齒進(jìn)給量與實(shí)際形成的切屑厚度之間的差異受到多種因素的影響,在編制淬硬零件的加工程序之前,考慮到這些因素是很重要的。程序設(shè)定的每齒進(jìn)給量可能會因切削條件而大大降低。切削深度、切削寬度以及刀尖圓弧半徑或刀具導(dǎo)程角都會對實(shí)際形成的切屑厚度造成影響。 實(shí)際切屑厚度是切削散熱的一個(gè)關(guān)鍵因素(切屑必須具有足夠大的質(zhì)量以帶走大部分切削熱)。當(dāng)切削深度和(或)寬度小于可接受的水平時(shí),產(chǎn)生的切屑厚度就不足以帶走切削過程產(chǎn)生的所有熱量。而那些不能被薄切屑吸收的熱量總得有個(gè)去處,它將傳入工件、刀片、刀體以及夾具中。與此相比,讓切屑將絕大部分切削熱帶走效率更高。 進(jìn)給率以及對實(shí)際切屑厚度的影響也與刀片的切削刃直接相關(guān)。對于大多數(shù)陶瓷刀片,都需要采取一些保護(hù)切削刃的措施,例如采用負(fù)倒棱(通常稱為“T形棱帶”)加上對刃口進(jìn)行輕微鈍化(0.0005″~0.001″)。由于晶須增強(qiáng)陶瓷刀片的切削刃強(qiáng)度高,因此刀片只需采用很小的負(fù)倒棱(0.002″~0.004″)即可實(shí)現(xiàn)對難加工材料的硬銑削。負(fù)倒棱可以改變切削力的方向使其傳入刀片本體,使切削刃處于壓應(yīng)力狀態(tài),從而有助于強(qiáng)化刀片。用陶瓷刀片進(jìn)行硬銑削時(shí),必須考慮切削刃的狀態(tài),以確保實(shí)際進(jìn)給量等于或大于刀片上的負(fù)倒棱。如切屑太薄,正好作用于刀片最薄弱的切削刃部位,容易造成刀片早期失效。
(3)導(dǎo)程角對切屑厚度的影響 在很多情況下,陶瓷銑刀都要求有一個(gè)導(dǎo)程角,而圓形刀片的使用則更為普遍。刀具的導(dǎo)程角會使加工程序設(shè)定的切屑厚度減小,減小的百分比很容易計(jì)算出來。例如,采用正方形刀片、導(dǎo)程角為45°的銑刀的實(shí)際切屑厚度僅為編程設(shè)定的每齒進(jìn)給量的70%,因此,為使編程進(jìn)給率與實(shí)際切屑厚度相等,可以將編程進(jìn)給率加大40%。使用圓形刀片的銑刀也同樣適用這一原則。 圓形刀片半徑上的導(dǎo)程角根據(jù)切削深度的不同而在不斷變化,這就使圓形刀片銑刀的切屑變薄量難以計(jì)算,這是使用球頭立銑刀和牛鼻立銑刀時(shí)必須解決的一個(gè)常見問題,模具制造業(yè)的很多機(jī)械工藝師和編程員對切屑變薄的補(bǔ)償公式都很熟悉。如果考慮使用圓形刀片的陶瓷銑刀(如牛鼻銑刀),并對刀片半徑實(shí)施切屑變薄補(bǔ)償,就可以確保形成合適的切屑。采用這種方法,還可使進(jìn)給率比原編程進(jìn)給率提高20%~40%,獲得的金屬切除率也將數(shù)倍于硬質(zhì)合金立銑刀。
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