乾式切削的工具機、刀具與塗層技術
乾式切削的工具機技術
- 切削熱傳出和切屑、塵埃的排出要迅速。
- 乾式加工時如果採用噴霧進行冷卻,採用切削液時的負面影響就沒有了。
- 切屑和刀具不用長時間冷卻,切屑和刀具之間的分離時間較短,排屑顯得比較困難。
- 通過刀具設計和塗層技術來補救排屑與冷卻問題
- 通過刀具設計和塗層技術儘管有所改善排屑與冷卻問題,有時必須增加使用冷卻和潤滑。
- 乾式加工中冷卻或潤滑也稱為準乾式加工
- 壓縮空氣或冷風進行冷卻
- 車削採用-20℃冷風及少量潤滑油
- 噴霧潤滑,用於鑽削
乾式切削的刀具材料
- 高硬度材料的出現,為乾式切削提供了可能。
- 乾式切削要求刀具材料具有極高的紅硬性和熱韌性
- 必須有良好的耐磨性、耐熱衝擊和抗粘結性。
- 目前乾式切削加工的刀具材料主要:超細硬質合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬度材料。
- 超細硬質合金
- 可以提高普通硬質合金的韌性,具有很好的耐磨性和耐高溫性
- 可製作大前角的深孔鑽頭和刀片,用於銑削和鑽削的乾式加工。
- 陶瓷刀具(Al203,Si3N4、金屬陶瓷(Cennet)等
- 材料的硬度在高溫下也很少降低,即具有很好的紅硬性,因此很適合於一般目的的乾切削而無須冷卻液。
- 這類材料一般較脆,即熱韌性不好,故不適用於進行斷續切削。
- 陶瓷刀具較適合用於進行乾車削而不適用於乾銑削。
- 硬度很高,達HV3200~HV4000,僅次於金剛石
- 熱傳導率好,達1300W/MK,具有良好的高溫化學穩定性,在1200℃下熱穩定性很好。
- 採用CBN刀具加工鑄鐵,可大大提高切削速度,用於加工淬火鋼,可以以車削代替磨削。
- 刀具硬度非常高,可達HV7000~HV8000,熱導率可達2100W/MK,線膨脹係數小。
- PCD刀具切削時產生的熱能可以很快從刀尖傳遞到刀體,從而減少刀具熱變形引起的加工誤差。
- PCD刀具比較適用於乾式加工銅、鋁及鋁合金工件。
乾式切削的塗層技術
- 對刀具進行塗層處理,是提高刀具性能的重要途徑。
- 在乾切削技術中,刀具塗層發揮著非常重要的作用。
- 近十年來,刀具塗層技術發展非常迅速
- 塗層工藝越來越成熟
- 塗層材料多達15種
- 有的刀具在刀體上的塗層多達13層。
- 隨著技術的發展,現已解決了塗層與基體材料結合強度低的技術難題。
- 產生一層保護層,把刀具與切削熱隔離開來
- 使熱量很少傳到刀具,從而能在較長的時間內保持刀尖的堅硬和鋒利
- 減少摩擦來降低切削熱,保持刀具材料不受化學反應的作用
- 大多數高速乾切削中,高溫對化學反應有很大的催化作用。
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