航空零件切削用刀具必須具備鋒利的切削角度、強壯的切削刃口、耐熱的表麵塗層和不同於(yu) 一般材料的切削加工方法等有利於(yu) 降低加工區域溫度和快速散熱的有效因素。航空發動機典型零件主要切削刀具,基本以進口高性能切削刀具和非標專(zhuan) 用刀具為(wei) 主。
著名大型刀具企業(ye) 都在不斷改進各自的刀具材料、幾何角度、塗層技術和難加工材料的加工方法,以滿足航空業(ye) 的要求。高效切削的關(guan) 鍵技術是一係列高效刀具材料的合理應用及其對應的切削參數優(you) 化技術問題。
(1)選擇刀具材料
刀具材料及其塗層技術的發展,促進了刀具切削速度的不斷提高,刀具材料是影響刀具切削性能的關(guan) 鍵。航空製造業(ye) 所用刀具應具備優(you) 化的幾何形狀和刀具結構;高的硬度和耐磨性,具有高的強度和韌性等性能;具有良好的熱穩定性和熱硬性,具有良好的高溫力學性能;具有較小的化學親(qin) 和力;更高的可靠性、更高的安裝精度和重複定位精度;良好的斷屑、卷屑和排屑性能,良好的互換性和快換性,形成係列化、標準化和通用化。
航空業(ye) 典型零件常用刀具有硬質合金及其塗層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石( PCD)刀具、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼( PCBN)刀具等。
航空製造業(ye) 用刀具既要適應設備狀況,又必須兼顧航空零部件以及難加工材料的特點,同時還要實現高效切削。合理選擇與(yu) 被加工零件在機械性能、化學性能、物理性能相匹配的刀具,非常重要。
(2)刀具幾何角度要合理
選擇合理的刀具幾何參數與(yu) 切削用量,要做到既發揮刀具材料的切削性能,又保證一定的刀具耐用度,使切削暢快,獲得較高的加工效率和加工質量。切削刃上任意點的切削性能取決(jue) 於(yu) 前角、後角、主偏角和刃傾(qing) 角的幾何參數值。刀具前角增大,刀具鋒利,切削力減小,對減小零件變形有利,但前角過大會(hui) 削弱刀尖的強度,主偏角增大,徑向切削力減小,軸向切削力增大。可轉位刀具發展的一個(ge) 重要條件是刀片斷屑槽型的開發。新型斷屑槽結構不僅(jin) 可起到斷屑排屑的作用,而且可以有效降低切削力和切削熱。
(3)優(you) 化切削用量,提高切削效率
加工效率和成本的高低有賴於(yu) 切削用量的合理選擇。製定切削參數就是要在已經選擇好刀具材料和幾何角度的基礎上,確定切削深度進給量和切削速度。製定切削用量的原則是在保證加工質量、降低成本、提高生產(chan) 率及不超過機床係統剛性的前提下,使金屬去除率最大。在切削深度、進給量和切削速度中,對刀具耐用度影響最大的是切削速度,最小的是切削深度。因此確定切削用量時,應盡量選擇較大的切削深度,其次選擇進給量,最後再確定切削速度,這樣可在保證一定刀具壽命的前提下,使金屬去除率最大。
切削深度應根據加工餘(yu) 量確定,粗、精加工餘(yu) 量合理分配,不但要保證零件表麵質量還要提高金屬去除率。
切削深度選定以後,則應按表麵粗糙度要求,根據零件材料、刀尖的圓弧半徑、刀具副偏角、切削速度等選擇進給量。應盡量選擇較大的進給量,其合理的數值應當保證機床、刀具不致因切削力太大而損壞。
當切削深度與(yu) 進給量選定後,應當在此基礎上再選則最大的切削速度,此速度主要受刀具壽命、機床功率等因素限製。
(4)采用有效的冷卻措施
切削介質冷卻性能的好壞,首先取決(jue) 於(yu) 切削介質自身的性質,如導熱係數、比熱容、汽化熱及汽化速度等;其次取決(jue) 於(yu) 切削介質的作用方式,如噴射流量、噴射速度、噴射角度等因素。切削加工中應該避免切削熱引起的零件變形。濕式切削時切削液通常具有潤滑功能、冷卻功能、排屑功能和防鏽功能。冷卻方式一般分為(wei) 外冷卻和內(nei) 冷卻。內(nei) 冷卻是使切削液直接作用到切削刃上,消除了因調整冷卻管而導致的停工時間。切削液得到有效和及時供應,帶走了大量的切削熱,也提高了刀具壽命。另外采用高壓冷和超高壓冷對提高刀具壽命和加工質量更為(wei) 有利。高速切削難加工材料多采用低溫風冷、低溫微量潤滑等幹式、準幹式切削方式。
總之,切削航空難加工材料時要圍繞著新型刀具材料新型刃具結構、新型切削技術來優(you) 選刀具。
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