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关于干切削的若干话题(台湾铣刀)

关于干切削的若干话题(台湾铣刀)

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

这种似乎是跟直觉相反的趋势的原因在于切削区变得非常热,通常超过摄氏1000度,尤其是在高速切削和硬材料切削时。举例来说,假定切削液能克服铣刀高速旋转产生的离心力,切削液在到达切削区之前早已汽化并对那里几乎没有冷却作用。台湾铣刀


台湾铣刀

    结果是有一个在当刀片切入切出时产生先天的温度波动更明显的区别。随着刀具的旋转当刀片切出时冷却,然后在切入时再一次被加热。虽然在干加工时也发生加热和冷却循环,但是当有切削液时温度波动更大。跟着发生的热冲击会在刀片上产生应力并会过早地破裂。

    相似的结果也在车削时发生。譬如当在切削速度高于130m/min时切削碳钢,暴露在冷却液里不涂层硬质合金刀片能承受显著的热冲击少于40秒。这种冲击通过轻微增加前刀面磨损和剧烈的后刀面磨损戏剧性地缩短刀具寿命。因为大多数生产车削少于40秒,对于刀具寿命来说干车通常是更可取的。

    另一方面,在钻削时为了提供润滑和把切屑从孔里冲出来切削液通常是必须的。没有切削液,切屑会堵在孔里,而且平均表面粗糙度Ra是湿式加工的两倍。切削液通过润滑边缘碰到孔壁的钻尖也能降低必要的马达扭矩。虽然涂层钻头在某种程度上会加倍切削液的润滑效果,但是降低切削力的涂层最可能的趋势是把摩擦降到最低。

    因为还没有用于预测切削液效果和性能的科学模型,是否采用干切削你必定取决于具体的案例。润滑液通常针对低速加工、难加工材料、难加工和表面光洁度有要求,而一个有高冷却能力的切削液会提高高速加工、易切材料、简单加工、积屑瘤问题和紧尺寸公差加工的表现。然而很多时候切削液提供的额外性能并不值得额外的开销。在越来越多的应用中,切削液简直是不必要的或彻头彻尾有害的因为现代切削刀具适合更高的温度而且压缩空气能从切削区域带走热切屑。

    涂层处理热量

    涂层是当今使切削液通常不需要的另一个原因。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。涂层的作用象热障,因为它有比刀具基体和工件材料低很多的热导性。因此涂层刀片和刀具吸收较少的热量并能承受更高的切削温度,这意味着在车削和铣削不牺牲刀具寿命的前提下更高速的切削。

    厚度范围在2到18微米的涂层在刀具性能里扮演一个重要的角色。因为薄涂层比厚涂层在快速冷却和加热过程中引起更低的应力并且不易破裂,对于断续切削这个厚度带宽较薄的一端承受温度波动更佳。厚涂层经受相同的应力,当你加热或冷却太快时容易破裂。因此,用薄涂层刀片干加工通常延伸刀具寿命达40%。

    这是为什么圆刀片和铣刀片代表性地用物理气相沉积(PVD)的一个重要原因。和相对应的化学气相沉积(CVD)相比PVD涂层更薄,粘着力更佳。除了更薄,它们的沉积温度要低很多。所以在车削和铣削刀具发现更多使用锋利切削刃和大的正前角。

    虽然氮化钛(TiN)占所有涂层刀具的80%,氮铝化钛(TiAlN)作为针对高速精加工的最佳PVD涂层出现了。象高速车削那样的连续高温切削时它超过TiN性能的3倍。在象干铣和小直径深孔钻削由于切削液很难渗透等高热应力工况下它也胜出很多。

    在切削温度下TiAlN比TiN更硬,它是目前最热稳定和抗化学磨损的PVD涂层。其硬度高达维氏硬度3500,而且它的工作温度高达华氏1470度。虽然没有人知道为什么会如此,但是科学家猜想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的氧化铝膜。

    应用更薄的多层PVD涂层使其更适合于干加工的研究正在进行。这种沉积工艺建立一种由数百层仅几纳米厚的涂层构成。相反,传统PVD工艺由几层微米级的涂层沉积而成。

    尽管对PVD涂层有强烈的兴趣,与之相对应的CVD对于大多数黑色金属工件材料来说一直是受欢迎的。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。由于它们比PVD涂层更厚,因此需要对切削刃更重的珩磨来防止象墙角厚层涂料的剥落那样的开裂。这个设计抗磨性也好且能在进给量超过每转0.076毫米到每转0.89毫米下工作。

    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。氧化铝导热差,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。使得它成为硬质合金里最适合干加工的优异的CVD涂层。在高速下它保护基体,是抗磨料磨损和月牙洼磨损的最佳涂层。


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