在金屬切削加工中,提高加工效率是許多人追求的重要目標之一。
而提高切削速度是提高切削效率的一個(ge) 非常有效的途徑。100年以來,經過切削專(zhuan) 家的不斷努力,主流刀具材料經過了從(cong) 高碳鋼(切削速度約為(wei) 5m/min)、高速鋼(切削速度約為(wei) 20m/min)、硬質合金(切削速度約為(wei) 80m/min)、塗層硬質合金刀具(現在的切削速度約為(wei) 200m/min)等幾個(ge) 階段,切削效率得到了極大的提高。以一個(ge) 直徑65mm、長度1m的鋼件車削為(wei) 例,100年以前大約耗時100分鍾,而現在的主流加工方法大約隻需要1分鍾。由於(yu) 加工效率的提到,金屬加工業(ye) 者也獲得了及其可觀的經濟效益。某閥門廠進行過一個(ge) 閥門法蘭(lan) 鑽孔的工藝改進。該廠原長期使用高速鋼麻花鑽加工該法蘭(lan) 上的螺栓孔,加工效率已經成為(wei) 其產(chan) 能提高的瓶頸。但他們(men) 對於(yu) 使用高效率的可轉位鑽頭心存疑慮,因為(wei) 可轉位鑽頭刀體(ti) 的價(jia) 格比他們(men) 正在使用的高速鋼鑽頭高十多倍,況且高速鋼鑽頭的可刃磨次數不多,使用可轉位鑽頭的經濟型也許不太理想。在進行了一係列的試驗和分析後,我們(men) 看到由於(yu) 切削效率的提高,加工工時大大減少,分攤在每個(ge) 工件上的成本大大下降,刀具的消耗費用也有減少,在他們(men) 一個(ge) 工作日上因此節約的加工成本就足以支付采購可轉位鑽頭刀體(ti) 所需要的費用。
刀具材料和塗層技術的發展,為(wei) 提高加工效率,降低製造成本提供了技術保障。例如,根據肯納金屬提供的一份資料表明,在切削鋼件時采用其KC9110材質將有可能對加工效率極有幫助:KC9110的中溫CVD和普通CVD組成的鍍層總厚度達到24μm,其中α相的氧化鋁結構穩定,性能優(you) 越,而中溫CVD形成的TiCN極大地消除了在硬質合金基體(ti) 和氧化鋁膜層之間的脆弱的η相而提高了膜層的結合能力,從(cong) 而可以大幅度提高切削速度;鈷加強的硬質合金基材又對刀具的刃口韌性進行了增強,從(cong) 而提高了進給率:它的刃口還在塗層之後進行了拋光,從(cong) 而降低切屑與(yu) 刀片之間的摩擦,減少粘結磨損的發生,提高刀具壽命。在美國某企業(ye) 的加工實際中,由於(yu) 切削速度和進給速度的同步提高,該工序的加工費用由原來的近3.7萬(wan) 美元銳減到不足0.9萬(wan) 美元,下降幅度超過75%。
另一個(ge) 例子是肯納金屬商品名稱為(wei) “賽龍”的須晶增韌陶瓷材料。這種陶瓷刀具材料的主要成分是Al2O3和ZrO2,而用長徑比為(wei) 20~200倍的SiC晶須進行增韌。這種須晶在陶瓷刀具受到扭矩載荷和裂紋擴展時能有效地起到牽製和阻撓的作用,而在載荷集中時也能夠起到均勻載荷的作用。在進行波音777發動機固定架的高溫銑削時,麵對硬度為(wei) 28HRC的鎳基合金,其切削速度高達1310m/min,進給速度在2000mm/min,幫助企業(ye) 將加工周期從(cong) 45小時減少到14小時,從(cong) 而大幅度提高了加工效率
硬質合金顆粒度對刀具性能也有不小的影響。在銑削62HRC的淬硬材料時,細顆粒硬質合金KC635M加工25min的刀具磨損與(yu) 超細顆粒硬質合金KC637M加工70min的刀具磨損相當,說明在加工硬材料方麵,超細顆粒硬質合金KC637M的耐磨性比細顆粒硬質合金KC635M高將近3倍。
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