干式切削的干式切削实施条件

如题所述

第1个回答  2016-05-24

(1)刀具应具有优异的耐热性能(高温硬度)与耐磨性能
(2)尽量减小刀具与切屑间的摩擦系数
(3)减少对切削液排屑作用的依赖 对刀具进行涂层处理,是提高刀具性能的重要途径。近十年来,刀具涂层技术发展非常迅速,涂层材料多达15种,有的刀具在刀体上的涂层多达13层。涂层工艺也越来越成熟,随着技术的发展,现已解决了涂层与基体材料结合强度低的技术难题。涂层刀具分两大类:一类是“硬”涂层刀具,如TiN,TIC和Al203等涂层刀具。这类刀具表面硬度高,耐磨性好。其中TIC涂层刀具抗后刀面磨损的能力特别强,而TiN涂层刀具则有较高的抗“月牙洼”磨损能力。另一类是“软”涂层刀具,如:MOS2,W S等涂层刀具。这类涂层刀具也称为“自润滑刀具”,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0.01左右,能有效减少切削力和降低切削温度。例如瑞士开发的“MOVIC”涂层丝锥,刀具表面涂覆有一层MOS2。切削实验表明:未涂层丝锥只能加工20个螺孔;用TiAlN涂层丝锥时可加工1000个螺孔,而MoS2涂层的丝锥可加工4000个螺孔。高速钢和硬质合金经过PVD涂层处理后,可以用于干切削。原来只适用于进行铸铁干切削的CBN刀具,在经过涂层处理后也可用来加工钢、铝合金和其他超硬合金。
实际上 ,涂层有类似于冷却液的功能,它产生一层保护层,把刀具与切削热隔离开来,使热量很少传到刀具,从而能在较长的时间内保持刀尖的坚硬和锋利。表面光滑的涂层还可以减少摩擦来降低切削热,保持刀具材料不受化学反应的作用,因为在大多数高速干切削中,高温对化学反应有很大的催化作用。TiAlN涂层和Mo2软涂层还可交替涂覆,形成一个多涂层刀具,既有硬度高、耐磨性好的特性,又有摩擦系数小、切屑易流出的优点,有优良的替代冷却液的功能。在干切削技术中,刀具涂层发挥着非常重要的作用。 干切削刀具通常以月牙洼磨损为主要失效原因,这是因为加工中没有切削液,刀具和切屑接触区域的温度升高所致。因此,通常应使刀具有大的前角和刃倾角,但前角增大后,刀刃强度会受影响,此时应配以适宜的负倒棱或前刀面加强单元,这样使刀尖和刃口会有足够体积的材料和较合理的方式承受切削热和切削力,同时减轻了冲击和月牙洼扩展对刀具的不利影响,使刀尖和刃口可在较长的切削时间里保持足够的结构强度。
近几年来,国外开发了许多大前角车削刀片(如美国Carboloy公司推出的一种ME-13新型硬质合金刀片上的前角达34°)和带正前角的螺旋形刀刃铣削刀片(这种刀片沿切削刃几乎有恒定不变的前角,背前角或侧前角可由负变正或由小变大),旨在减少机床的驱动功率,并通过减小切削力,降低切削温度来满足干切削时对刀具的要求。
日本三菱金属公司开发出一种适用于干切削的“回转型车刀”,该刀具采用圆形超硬刀片,刀片的支持部分装有轴承,在加工中刀片能自动回转,使切削刃始终保持锋利,具有工效高、加工质量好、刀具寿命长等特点。
还有一种热管式刀具也可以获得较理想的干切削效果。它们的结构与普通车刀基本相同,所不同的是在刀杆体内部制成了热管。热管内的工作介质一般为丙酮、乙醇和蒸馏水三种。热管是一种高效的传热元件,它利用的是沸腾吸热和冷凝放热这两个最强的传热机理,热管的热导率是相当的银、铜棒的几百倍。热管刀具是一种自冷却刀具,故无需再从外部浇注切削液,尤其适合于在数控机床、加工中心和自动生产线上应用。

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