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          干切削的优势与应用

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          仅仅20年前e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,切削液还是比较便宜的e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,且占多数加工过程的比重小于3%e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。所以很少有机械加工厂对它们关注很多e星体育平台|用户在线登录。在那以后e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,随着时间的推移e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,发生了戏剧性的变化:如今的切削液费用估计达每年几十亿美元e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,且占生产成本比重高达15%e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。现在e星体育平台|用户在线登录,机加工行业无时不刻都在为他们的切削液担忧e星体育平台|用户在线登录。


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          有害无益的切削液


          更多采用干切削的最大障碍之一是切削液对于取得较好光洁度和更长刀具寿命是必不可少的传统认识e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。虽然现实中切削液对于许多加工仍然是必要的e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但是研究表明e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,有了现代切削刀具材料和当今更高的切削速度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并非一定要使用切削液e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。先进的硬质合金材质牌号e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,尤其是有涂层眅星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录;さ膃星体育平台|用户在线登录,在高速高温下不使用切削液实际上切削更有效率e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。实际上e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,在断续切削时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,切削区温度越高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,越不适合使用切削液e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


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          用涂层处理热量


          涂层通常是当今不再需要切削液的另一个原因e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。它们通过抑制从切削区到刀片或刀具的热传递来控制温度波动e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。涂层的作用就像热屏障e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因为它有比刀具基体和工件材料低很多的热导性e星体育平台|用户在线登录。因此涂层刀片和刀具吸收较少的热量e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,能承受更高的切削温度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,这意味着车削和铣削时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,可在不牺牲刀具寿命的前提下进行更高速的切削e星体育平台|用户在线登录。


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          这是为什么圆刀片和铣刀片通常采用物理气相沉积(PVD)的一个重要原因e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。和相对应的化学气相沉积(CVD)涂层相比e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,PVD涂层更薄e星体育平台|用户在线登录,粘着力更佳e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。除了更薄以外e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它们的沉积温度也要低很多e星体育平台|用户在线登录。所以在车削和铣削刀具中e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,更多使用锋利的切削刃和大的正前角e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          虽然氮化钛(TiN)占到所有涂层刀具的80%e星体育平台|用户在线登录,但氮铝化钛(TiAlN)作为针对高速精加工的最佳PVD涂层出现了e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。在连续高温切削(如高速车削)时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,TiAlN超过TiN性能的3倍e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。在干铣削和小直径深孔钻削时e星体育平台|用户在线登录,由于切削液很难渗透e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,热应力很高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,TiAlN也比TiN胜出很多e星体育平台|用户在线登录。


          在相同切削温度下e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,TiAlN比TiN更硬e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它是目前热稳定性和抗化学磨损能力最好的PVD涂层e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。其硬度高达Hv3500e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而且工作温度高达1470F°e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。虽然没有人知道为什么会如此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但是科学家猜想e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,这些特性来自一种当某些高温下涂层表面氧化时在切屑-刀具接触面形成的非晶质氧化铝膜e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          应用更薄的多层PVD涂层使其更适合于干切削的研究正在进行之中e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。这种沉积工艺建立一种由数百层仅几纳米厚的涂层构成e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。相反e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,传统PVD工艺由几层微米级的涂层沉积而成e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          尽管对PVD涂层有着强烈的兴趣e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,与之相对应的CVD涂层对于大多数黑色金属工件材料来说一直很受欢迎e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。CVD工艺很高的沉积温度有助于粘着并且允许基体生成强化刃口和帮助基体抵抗变形的富钴区e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。由于它们比PVD涂层更厚e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因此需要对切削刃更重的钝化来防止像墙角厚层涂料的剥落那样的开裂e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。这种设计可提高耐磨性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,且能用超过0.076mm/r~0.89mm/r的进给量进行加工e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          CVD也是唯一使用已知最佳抗热和氧化磨损的氧化铝涂层沉积工艺e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。氧化铝导热差e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因此隔离切屑形成过程中产生的热量并迫使热量流入切屑e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。使得它成为硬质合金里最适合干加工的优异的CVD涂层e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。在高速下它眅星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录;せ錯星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,是抗磨料磨损和月牙洼磨损的最佳涂层e星体育平台|用户在线登录。


          先进材料喜欢干加工


          虽然涂层材质等级有更好的刀具寿命且在干铣加工时比湿式加工更可靠e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但是对于高速加工的要求使切削温度超越硬质合金刀具的经济极限e星体育平台|用户在线登录。譬如在14000r/min和线速度400m/min下干加工灰铸铁e星体育平台|用户在线登录,刀具前面的切削区能加热到600~700℃之间e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。金属切除率同那些用更传统技术铣削铝接近e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但是对于传统切削刀具来说e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,加工灰铸铁时产生的温度太高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          因此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,更高的切削速度将要求使用具有更高红硬性和更耐磨的切削刀具材料e星体育平台|用户在线登录。金属陶瓷e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、立方氮化硼(CBN)和两种陶瓷(如今e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,“陶瓷”这一术语包括氧化铝和氮化硅两种陶瓷e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而不像过去那样仅指氧化铝陶瓷)很适合这种要求e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。聚晶金刚石(PCD)也是一种适合干切削的刀具材料(虽然不适合加工黑色金属)e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。然而e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,所有这些材料虽然具有很好的红硬性和抗磨料磨损性能e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但其缺点是具有较高的易碎性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          金属陶瓷是一种先进的硬质合金材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。与传统的硬质合金相比e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,金属陶瓷能在更高的温度下工作e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但其耐冲击性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、中等到重载下的韧性以及小进给和大进给时的强度不如硬质合金e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。然而e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,在轻载加工时e星体育平台|用户在线登录,金属陶瓷与传统硬质合金具有大致相等的刃口强度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而且在更高的切削速度下承受温度和磨损更好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,持续时间更长且表面光洁度更佳e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。对于延展性好和粘性高的材料e星体育平台|用户在线登录,在抗积屑瘤的形成和生成良好表面光洁度方面e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,金属陶瓷的表现也更好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          更好的红硬性来自组成刀具材料的钛化物e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。金属陶瓷是陶瓷和金属的首字母缩略语e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,是一种包含硬的钛基化合物(碳化钛e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、碳氮化钛和氮化钛)的烧结碳化物e星体育平台|用户在线登录,它以镍或镍钼作为粘接剂e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而不像制造传统硬质合金那样用钴作为粘接剂e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。由于金属粘接剂的温度限制e星体育平台|用户在线登录,典型的金属陶瓷材质牌号的红硬性不能用于加工硬度超过40HRC的工件材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          与涂层和不涂层硬质合金相比e星体育平台|用户在线登录,金属陶瓷对破损和进给引起的应力要敏感得多e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。因此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它在要求高精度和良好光洁度的高切削速度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、低进给率e星体育平台|用户在线登录、小切深加工中表现最佳e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。理想的加工操作是那些切削时没有严重断续的情况e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。车削碳钢时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,进给量的上限通常是0.63mm/re星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并且也能在高主轴转速和合适的进给量下进行普通铣削加工e星体育平台|用户在线登录。


          如果保持在这些加工条件限制内e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,在大批量生产情况下e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,金属陶瓷能长时间保持锋利的切削刃e星体育平台|用户在线登录。虽然金属陶瓷能在传统切削速度和进给率下提高刀具寿命和表面光洁度(与硬质合金相比)而值得使用e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但它也能通过提高切削速度(加工合金钢时可提高20%e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,加工碳钢e星体育平台|用户在线登录、不锈钢和球墨铸铁时可提高50%)而提高生产率e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          陶瓷是刀具材料的一个分支e星体育平台|用户在线登录。陶瓷切削刀具同它们相对应的金属陶瓷相似e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,对工件材料的化学稳定性好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,刀具寿命长e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而且能在高速下切削e星体育平台|用户在线登录。纯氧化铝有极高的热阻抗e星体育平台|用户在线登录,但强度和韧性较低e星体育平台|用户在线登录,如果工况不佳的话e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,较低的强度和韧性的组合会使它容易破损e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。为了降低其破裂敏感性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,刀具制造商或者添加少量氧化锆来提高韧性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,或者掺入20%~40%的碳化钛和氮化钛来提高其抗冲击性和热导性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。但是e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,其韧性仍然比硬质合金低得多e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          另一种提高氧化铝陶瓷韧性的方法是加入用于增韧补强的碳化硅晶须e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。虽然这些晶须典型的平均直径只有1μme星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,长度为20μme星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但它们具有很高强度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并能显着增加韧性和抗热冲击性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。晶须最多能占到总量的30%e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          与氧化铝陶瓷类似e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,氮化硅陶瓷在比硬质合金能承受的温度更高的条件下维持良好的红硬性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并且承受热冲击和机械冲击的能力更强e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。与氧化铝陶瓷相比e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它的主要缺点是加工钢件时化学稳定性不如氧化铝好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。尽管如此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,氮化硅陶瓷刀具能以435m/min的线速度干式加工灰铸铁e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,氮化硅陶瓷通常被用于加工此类工件e星体育平台|用户在线登录。


          虽然使用陶瓷刀具能达到很高的金属切除率e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但必须正确地应用e星体育平台|用户在线登录。举例来说e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,陶瓷刀具并不适合加工铝e星体育平台|用户在线登录,但其加工灰铸铁e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、球墨铸铁e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、淬硬钢和某些未淬硬钢以及耐热合金的效果很好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。但即使加工这些材料时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,使用是否成功取决于刃口修磨e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、刀具对工件的性能e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、机床和夹具的稳定性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、采用正确的操作方法和优化的加工参数e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          CBN是一种硬度仅次于金刚石的超硬刀具材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,通常在加工硬度大于48HRC的材料时效果最好(加工软材料时CBN磨损很快)e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。CBN在温度高到2000℃是仍具有极佳的红硬性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。虽然CBN比硬质合金更脆e星体育平台|用户在线登录,且导热性和化学稳定性低于陶瓷e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但它有比陶瓷刀具更高的冲击强度和抗破裂性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而且在刚性较低的机床上也能切削硬金属e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。此外e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,恰当定制的CBN刀具能承受大功率粗加工的切削载荷e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、断续切削的击打和精加工所需的耐高温和耐磨损性能e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          对于指定工序恰当的定制包括机床和夹具的刚性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、刃口修磨大到足以防止显微剥落e星体育平台|用户在线登录,而且刀具的基体是一种CBN含量高的材质等级e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。CBN含量高的材质等级对这些指定工序是必须的e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因为它们具有刃口重载条件下高速加工要求的高导热性和韧性以及用于严重断续切削e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。这些性能使得这种材质等级的刀具材料被用作粗加工淬硬钢和珠光体灰铸铁e星体育平台|用户在线登录。


          CBN含量低的材质牌号比CBN含量高的牌号更脆e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但它们用于加工淬硬黑色金属时性能更好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。它们具有更低的导热性和相对更高的承受高速切削和负前角所产生热量的抗压强度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。更高的切削区温度可以软化工件材料和帮助断屑e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,而负前角可强化刀具e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、稳定切削刃e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、提高刀具寿命e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并允许小于0.25mm的切深e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          因为CBN刀具能获得优于0.4μm的表面光洁度并保持±0.012mm的同轴度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,干车淬硬工件通常是一种有吸引力的替代肮脏的强化冷却的磨削加工方案e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。虽然CBN是一种硬车削和高速铣削特别喜欢的刀具材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但陶瓷和CBN的应用范围有惊人的重叠e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,故而有必要用成本-效益分析来决定谁能获得最优结果e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          PCD加工有色金属时表现突出e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。作为目前最硬的切削刀具材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,合成聚晶金刚石承受磨料磨损的能力最佳e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。其硬度和耐磨性来自晶体各向异性和金刚石颗粒之间的牢固结合能够阻止裂纹扩展e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。把PCD刀头焊到硬质合金刀片上e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,可以增加强度和抗冲击性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并能延长刀具寿命高达100倍e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          然而e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,其它一些特性使其不适合用于许多加工操作e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。其中之一是PCD与黑色金属中的铁具有亲合性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,由此产生的化学反应使这种刀具材料不适合加工有色金属e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。另一个受限特性是它无法承受超过600℃的切削区高温e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因此PCD不适合切削加工抗拉强度高的工件材料e星体育平台|用户在线登录。


          尽管如此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,PCD在加工有色金属时表现很好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,在加工耐磨高硅铝合金时尤为突出e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。锋利的切削刃和大正前角对于高效剪切这种材料和减小切削力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、抑制积屑瘤非常关键e星体育平台|用户在线登录。在加工磨蚀性大的有色金属材料时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,PCD表现出很好的化学稳定性和耐磨性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它能保持剪切工件所必须的锋利切削刃e星体育平台|用户在线登录。


          强化切削刃与减轻加工载荷


          尽管自从推出后它们的物理性能提高以及应用领域的发展e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,由金属陶瓷e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、陶瓷e星体育平台|用户在线登录、CBNe星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、PCD做成的刀具仍然比硬质合金更脆并且不能承受同样大的应力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。因此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,由它们做成的刀具需设计成能增强支撑和释放应力e星体育平台|用户在线登录。


          设计这种刀具的一个重要部分是切削刃的刃磨e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它可使切削力偏离刀片刃口改变方向传入基体e星体育平台|用户在线登录。三种这样的刃口修磨是恰当的:负倒棱e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、珩磨e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、珩磨的负倒棱e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。负倒棱象切削刃的一个倒角状的平面e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,它取代薄弱锋利的刀尖e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。这里刀具设计人员的目标是发现使保证切削刃足够的强度和寿命的最小带宽和角度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,因为宽度和角度增大后刀片得到强化但也增加了切削力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          珩磨用于钝化锋利的切削刃e星体育平台|用户在线登录。虽然它们不提供与负倒棱相同的抗微崩刃眅星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录;ぷ饔胑星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但珩磨对由先进材料制作的小切深小进给以保持最小切削力的精加工刀片很有效e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。珩磨也能强化前e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、后刀面相交处负倒棱的作用e星体育平台|用户在线登录。当用陶瓷粗车钢件发生微崩时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,珩磨能释放该处的应力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、强化刀片而不要加宽负倒棱e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          除了指定针对某个加工的最佳刃口修磨e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,刀具设计人员也必须优化切削角度并能排屑e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。通过加大后角降低切削力让刀具上的应力减少并降低切削区的温度e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。正前角的数值尽可能大e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,靠更好的剪切作用也减少切削力并加宽卷屑槽空间靠加大排出路径帮助切屑排出e星体育平台|用户在线登录,特别是在钻削和螺纹加工时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          保持低的切向切削力的另一种方法是高速切削e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。在很高主轴转速下的高进给率降低而不是增加对工件的冲击多达75%~90%e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,这取决于刀具和加工参数e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。更进一步e星体育平台|用户在线登录,干加工改善切削过程的热稳定性;铣刀比五年前至少有更准确的大小;而且现代铣削和车削机床变得刚性越好足以消除过度的振动e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。所有这些发展都支持使用脆但更硬更耐磨的刀具材料e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          使用一种能承受高温的刀具的好处之一是切屑形成十分有效e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。举例来讲e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,加工铸铁时热量增加切削区材料的塑性并降低它的屈服强度e星体育平台|用户在线登录。其结果是金属切除率比传统粗加工增加3倍e星体育平台|用户在线登录。因为进给率高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,刀具剪切切屑快以致大部分热留在切屑里而没有时间流向工件并引起扭曲e星体育平台|用户在线登录。尽管切削温度很高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,但工件的热稳定性更好而且要比在传统金属切除率条件下更精确e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          冲击较小的精加工也使工件e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、夹具和机床以及在高线速度下以每转更小的进给量使用安装小刀片低密度材料的刀盘的静态变形达到最小e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。因为支撑工件只需很小的夹紧力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,所以能够简化夹具e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,不需要一个有加强筋e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、工件支撑和夹紧元件的复杂夹具系统e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。结果是机床对箱体零件的各个面进刀更多e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          机床是否适合干加工


          指定和装备合适的机床也是这个战略的一个重要部分e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。由于速度通常很快e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、材料通常很硬e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、切削温度很高e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,所以机床一定要刚性好e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、功率大e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。因此e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,对于加工中心e星体育平台|用户在线登录,使用者应该努力缩短刀具悬伸量e星体育平台|用户在线登录,并且e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,除了考虑速度和功率外e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,还要判断主轴的内在刚性e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          在车床上切削接近成型的零件和淬硬零件时e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,解决了切削力问题后e星体育平台|用户在线登录,刀塔能靠机床刚性实现很长的切削行程e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。一台设计良好的机床将解决那些沿着短的直接通路的力并且包含尽可能少的移动和支撑刀具的机床零件e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。在权衡精度和柔性后e星体育平台|用户在线登录,你也许认为e星体育平台|用户在线登录,直接装在横刀架的刀具组能消除回转分度机构e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。这种设计能缩短刀具悬伸量e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,平衡作用于导轨上的切削力e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,并使支撑面最小化e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          对于加工精度来说e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,热稳定性也很关键e星体育平台|用户在线登录。所以e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,一些机床制造商用软件补偿热膨胀的办法来改进其加工中心的机械部分性能e星体育平台|用户在线登录。然而e星体育平台|用户在线登录,控制温度变化将开始有效地外排热切屑来消除工作系统内部的重要热源e星体育平台|用户在线登录。好的机床设计将没有积聚切屑的腔和托盘而是有不靠切削液帮助就能排出干切屑螺旋推运器和切屑运送装置e星体育平台|用户在线登录。如果需要用切削液协助排屑的话e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,考虑用压缩空气来代替切削液e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。


          为了眅星体育平台|用户在线登录;す鲋樗扛芎偷脊靍星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,避免操作工吸入空气中的灰尘e星体育平台|用户在线登录,还需要安装伸缩盖e星体育平台|用户在线登录、防护罩e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、密封和吸尘装置e星体育平台|用户在线登录。从湿式加工转变到干切削的机床设计是可行的e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,买一台干加工的机床总体来讲费用较低e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录、问题更少e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。它的吸尘装置和压缩空气输送系统也比相应湿式加工需要的油雾收集器和冷却泵更便宜e星体育平台|用户在线登录,运行成本也由于干加工取消了冷却液管理和处理费用而大幅下降e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。此外e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录,干加工可使你从现在和将来的切削液使用责任规章制度中解放出来e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录e星体育平台|用户在线登录。

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