高速乾式切削加工工藝及其應用(三)

分類  >  刀具 >
tags:    時間:2014-03-11 12:46:19
高速乾式切削加工工藝及其應用(三)簡介
    2.4高速乾式切削加工輔助技術   如前所述,高速乾式切削時切削力大、切削溫度高,尤其在對某些超硬材料進行乾式加工時難度很大,因此可以採用某些特殊加工輔……
高速乾式切削加工工藝及其應用(三)正文
    2.4高速乾式切削加工輔助技術


如前所述,高速乾式切削時切削力大、切削溫度高,尤其在對某些超硬材料進行乾式加工時難度很大,因此可以採用某些特殊加工輔助技術。如在對氮化硅(Si3N4)工件進行高速乾式切削時,由於該材料的抗拉強度極高,使用任何刀具都會很快破損,此時可採用激光輔助切削技術,即用激光束對工件切削區進行預熱,使工件材料局部軟化(抗拉強度由750N/mm降至400N/mm),這樣可改善材料的可加工性,使切削力減小30%~70%,刀具磨損降低80%左右,切削過程中的振動也明顯減少,材料切除率大大提高,使高速乾式切削得以順利進行。


此外,還可採用液氮冷卻高速乾式切削和高速准乾式切削技術,其中,高速准乾式切削(也稱為最小量潤滑技術,MQL)是目前已投入應用的一種新型切削技術。用MQL方法進行切削加工,工件和切屑可保持乾燥、清潔,乾淨的切屑經過壓縮還可回收利用,完全不會污染環境。該技術所需投資很少,但收效很大。據稱,目前歐洲每年約需15000台具有最小潤滑量裝置的高速機床,而且需求量還在迅速增長。


3.高速乾式切削加工技術的應用


高速乾式切削加工技術是一種正在不斷發展的新興加工技術,隨著諸多技術問題(如機床、刀具、塗層、切削參數等)的不斷解決,高速乾式切削加工的應用範圍正進一步擴大。目前,高速乾式切削加工在車削、銑削加工中的應用(尤其是鑄鐵材料的高速切削)已日益普遍;在鑽削、鉸削、攻絲、拉削和滾齒等方面也有重大突破。


例如,德國格林公司用鈦基硬質合金鑽頭進行高速乾式鑽孔時,切削速度高於200m/min,鑽頭裝夾的同軸度小於0.01mm。該公司採用Ti(C,N)基硬質合金鉸刀鉸孔時,與使用刃口鋒利的未塗層細晶粒硬質合金鉸刀相比,鉸孔表面光潔度更高,刀具壽命更長。Emuge UK公司開發出了用於高速乾式切削的螺紋刀具。用該刀具加工低碳結構鋼時,以15m/min的切削速度干加工1000個螺孔,絲錐未發生明顯磨損;加工工具鋼時,將切削速度降至10m/min,也能達到同樣的刀具壽命;以5m/min的切削速度在含鉻量10%的鎳基合金不鏽鋼工件上攻螺紋時,可加工1000個螺孔;以20m/min的切削速度在HT300鑄件上攻螺紋時,加工超過4000個螺孔,絲錐仍未出現明顯磨損。據報道,美國Leistritz Carp.生產的新型PW系列CNC旋風機床具有多個滑動刀架,能完成車削和旋風銑削複合加工。該機床在一次安裝工件后,可對螺紋或螺旋形工件進行多工序的乾式切削加工。該公司還開發出用CBN刀具在硬度高達62HRC的硬材料上旋風乾銑削精密螺紋的新工藝。美國生產的LC82型CNC乾式切削滾齒機,工作台轉速可達250r/min,在重切削範圍內,滾刀轉速為2000r/min,驅動功率為7.5kW。Ford公司用硬質合金滾刀進行乾式滾齒,加工成本可下降44%,且滾刀壽命比高速鋼滾刀濕式切削提高6倍(由原來加工39000個齒輪提高到252000個)。採用細晶粒TiN、Ti(C,N)或(Ti,Al)N塗層的硬質合金滾刀乾式滾齒時,切削速度可達350~400m/min。使用TiN塗層的高速鋼圓拉刀乾式拉削42CrMo4V合金鋼時,拉刀壽命可比未塗層拉刀濕式拉削時提高3倍。


此外,高速乾式切削加工在銑削中的應用也相當廣泛。例如:上海某汽車零部件加工企業在加工上海通用汽車公司別克轎車的排氣管時,採用SECO公司的Tl50M黑色塗層硬質合金刀片乾式銑削鑄鐵排氣管端面(刀盤型號R220-43-0088-5,88mm,z=5;刀片型號OFET070405TN-16;刀片塗層等級T150M;切削參數:n=1100r/min,i=1~1.2mm,vf=600mm/min),每個切削刃的切削壽命超過100件,與原來採用的另一公司的四方形陶瓷刀片相比,生產效率明顯提高,且所用八角形硬質合金刀片有8個刃口,比陶瓷刀片的刃口數增加1倍,價格也更便宜,加工經濟性顯著改善。再如,SECO公司開發的整體結構PCBN牌號系列中的CBN300刀片已成功運用於上海通用汽車公司新建成的發動機柔性生產線上,用於乾式銑削灰口鑄鐵缸體平面(刀盤型號822033-0100-12CT,z=8;刀片型號SNMN090312S;切削參數:ae=80mm,ap=4~5mm,f=0.15mm,vc=1600m/min)。該刀片加工時表現出優異的切削性能,銑削速度可達1600m/min,每個切削刃的工作壽命為170件,刀具壽命為普通PCBN刀片的4倍,與陶瓷刀片相比可提高50倍,大大提高了發動機的加工效率。


4.前景展望


高速乾式切削加工技術是對傳統的高速濕式切削生產方式的一種革命性變革,是一種理想的「綠色製造」工藝方法,是對傳統製造觀念和生產方式的一種挑戰,它的推廣應用將在機械製造行業引起廣泛而深遠的影響。國外對高速乾式切削加工技術的研究已相當深入,且應用範圍也比較廣泛。我國對此項技術的研究及開發還處於起步階段,與國外相比有不小差距,在實際應用中也遇到許多困難和障礙,涉及到觀念更新和技術攻關兩個方面,需要進行長期不懈的努力。但是,高速乾式切削加工代替高速濕式加工是機械製造業未來的發展趨勢,相信隨著高速乾式切削加工技術的進一步發展和不斷成熟,它必將展現出廣闊而美好的發展前景。

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “高速乾式切削加工工藝及其應用(三)