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如何才能提高加工效率和延长刀具寿命
发布日期:2015年03月17日

合理的刀具选型和优化的加工方法,对于提高加工效率和延长刀具寿命非常重要,特别是在加工难加工材料航空零部件时更为重要。一种高品质的难加工材料刀具,必须具备超细晶粒刀具基体、锋利的切削角度、强壮的切削刃口、耐热的表面涂层等。

首先,充分的冷却、适当的加工线速度、有效的断屑、合理的刀具包角对于控制刀尖温度非常有效。对于同时具有内冷却的CNC机床和刀具,应该尽量使用最利于降温的内冷却功能,以便使强有力的高压水流带走大量的切削热,确保加工区域保持在一定的温度范围内。即使没有内冷却功能的机加工设备,也建议使用外传内冷却刀柄,同时增强冷却压力,改善冷却效果。

其次,适当地控制刀具的切削力和切削速度,也是降低加工区域温度、延长刀具寿命最有效的方法之一。通常加工难加工材料一般均采用精磨的刀具刃口、较小的切削深度和切削宽度。根据不同的难加工材料、零件结构和加工设备等因素,选用合理的切削线速度非常重要。在通常加工中镍基合金应控制在 20~50m/min,钛合金应控制在30~110m/min,PH不锈钢应控制在50~120m/min。

第三,对于同样的机床和零件,加工难加工材料的方法会大大影响刀具的加工效率和刀具寿命。无论是采用摆线加工、螺旋插补和大进给铣削方式,其目的都是降低切削力、减小切削区温度。摆线切入法可最大限度减小切削区,使得刀具的实际切削包角最小,延长刀具每齿的散热时间;螺旋插补使得每齿切削量相对均匀,特别是在拐角处最为明显;大进给切削方式,以小的切深、大的进给有效地减小了切削力,使得加工中产生最小的切削热,加工区域温度最低。

第四,保证加工中断屑,也是控制温升的有效途径。一般在金属加工中大量的切削热产生在切屑上,有效地断屑会使加工中产生的大量切削热被切屑带走。通常情况下,在加工中我们不希望有长的切屑产生。对于难加工材料的加工更应该注意,特别是对于粗加工工序,在整个加工系统刚性允许的情况下,应尽量使其在整个加工过程中产生断屑,尽量采用逆铣方式,使形成的铁屑由厚变薄,并且铁屑形状为“9”字形、“6”字形或“C”字形。

第五,加工中保持适当的有效刀具包角,使得刀具的每一个有效加工齿能够最大限度地保证最长冷却时间。加工中保持适当、合理地刀具有效包角,非常有利于提高难加工材料的切削效率、延长刀具加工寿命,对于加工难加工材料零件极为重要。刀具有效包角,反映到切削参数上与切削深度Ap和切削宽度Ae以及刀具直径Dc有着直接的关系。特别是在加工难加工材料时,应尽量避免满刀切削。在实际加工中,刀具的切削包角每增大一倍,刀具寿命会减少约30%。

总之,难加工材料零部件必须具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性,对于具有这些特性的新型难加工材料,其机加工性能差、加工难度大、加工效率低、刀具成本高。这样一来难加工材料零部件对机加工刀具提出了更高地要求。

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