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車床干式切削刀具材料與要求

日期：2009年11月09　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：車床
    千式切削是消除切削液污染、降低產品成本、實現(xiàn)清潔生產的最有效途徑。實現(xiàn)干式切削的量大技術難題足刀具，它是使于式切削加工得以順利進行的關鍵因素。必須選擇合理的刀具結構和刀具材料，設計合理的刀具幾何參數(shù)，并采取相應的工藝措施。干式切削技術已成為金屬切削加工發(fā)展的趨勢之一。
    (1)干式切削加工對刀具材料的要求
    干式切削加工過程中，刀具要承車床受很大的壓力，同時由于切削時產生的金屬塑性變形，以及在無切削液的情況下刀具、切屑、工件相互接觸表面間將產生更強烈的摩擦，使刀具切
削刃上產生極高的溫度并受到很大的應力作用，在這樣的條件下，刀具將迅速磨損或破損。因此，十式切削刀具必須具備以下性能：
    ①具有較高的耐熱性和良好的耐磨性；
    ②具有更高的強度和耐沖擊韌性；
    ③切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小。
    目前適用于干式切削的刀具材料有超細顆粒硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷及金屬陶瓷、CBN及PCD等。對硬質合金刀具來說，表面涂層足提高其性能的最有效措施車床。涂層在切削過程中的作用如同在刀具與切屑lT．件之間增加了力和熱的隔離層，可有效地阻止將熱量傳遞到刀具基體L。另外，MoS2等“軟”涂層司有效降低刀具裹面的摩擦系數(shù)。
近年來開發(fā)成功的納米涂層技術，將數(shù)百層具有軟、硬不同特性的涂層復合疊加，總厚度僅為2~5gm，既使刀具的硬度和韌性顯著增加，又使其具有優(yōu)異的抗摩擦、抗磨損和自潤滑性能，非常適合干式切削。
    (2)干式切削加工對刀具結構的要求
    千式切削時，刀尖和刃口承受的熱負荷大人增加，容易產生各種刃門損傷，最終導致刀具失效。為了保證丁件加丁質量和刀具壽命，要求JJ具設計盡可能使加工產生的切削力和摩擦力要小，排屑效果要好。因此，寸：式切削要求必須對刀具結構和幾何參數(shù)進行優(yōu)化設計，如把刀具設計為負前角或使車床前刀面凸起，可顯著延緩月牙洼對刀刃的損害；增大負刃傾角，改善／／刃及刀尖的切入狀態(tài)，以提高刀具的抗沖擊和抗熱震能力等。
    歐洲的一些刀具制造商己開發(fā)出許多有利于干式切削幾何形狀的刀具，可供用戶選用。例如，瑞典[1[高(SECO)公司設計的具有ME型斷屑槽的八角形銑刀片，能有效控制切屑的形成和排屑，特別適用于干式銑削。
    (3)準十式切削
    在有些場合(如深孔鉆削、攻絲等)要實現(xiàn)不用切削液的完全干式切削仍是團難的，因此，完全干式切削下藝的應用范圍有  定限制，這時町采用最小量潤滑(Minimum QuantityLubrication，MQL)的準干式切削廳式或低溫冷風切削。最小量潤滑，也稱噴霧潤滑，它址用壓縮空氣使微量的潤滑液(通常為植物油)車床霧化，并以很高的速度噴向高溫切削區(qū)，叫以起到冷卻、潤滑和排屑的作用。MQL切削中，潤滑液的用量是濕式切削的1／10000，—•般僅為0．03一O．2L／h，而同等用量所吸收的熱量卻是濕式澆注法的1000倍，因而既提高了工效，又不會對環(huán)境造成人的污染。MQL技術只要使用得當，btl52后的刀具、下件和切屑都是干燥的，避免了后期的處理，清潔和干凈的切屑經過壓縮還可以回收伸用，故又稱為準十式切削。
    低溫冷風切削是在MQL切削技術的基礎上，用一IO~C一一IOO'C的低溫冷風替代常溫壓縮竄氣，并別F常微量的植物油進行棍合，從而實現(xiàn)冷卻潤滑的切削方法。研究表明：在金屬切削車床過程中，如果只給加工點提供微量、潤滑效果良好且末被氧化的植物油，加工點會因高溫而喪失潤滑性，刀具很快就會磨損；如果只提供低溫冷風，加工點的高溫得到緩解，刀具磨損也會有所延緩；但如果在提供低溫冷風的同時，再加上潤滑效果良好且未被氧化的微量植物油，不僅加下點的高溫得到緩解，而且刀具表面的潤滑也可得到保證。試驗證明，采用低溫冷風切削時，車刀的壽命可以延長2倍以l。
    近幾年來，國外對低溫冷風切削技術的研究已趨成熟，一些機床生產企業(yè)已相繼推出采用該技術的機床產品。例如，  日本安田工業(yè)公司的加工中心采用在電動機軸、刀桿軸的中心插入絕熱風管的結構，使一30℃低溫冷風直通刀刃，該結構人大改善了切削條什，更有利于低溫冷風切削加上丁藝的實施。此外，車床日本三井精機推出的加丁中心、岡本工作機械推出的平面磨床、森精機推出的車床等，都使用了低溫冷風切削技術。為了保證切屑的迅速處理，這些機床的結構都作了較大的調整。
    無論是采用MQL技術還是低溫冷風切削技術，車床目前國內還缺乏在不同的生產工藝巾的今面、系統(tǒng)和深入的試驗研究，同時也沒用商品化的噴霧裝置和低溫冷風發(fā)生裝置，但這些都不會成為MQL技術和低溫冷風切削技術迅速完善和推廣的障礙。相信在不遠的將來，綠色切削技術會成為切削技術的主流。

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