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加工中心高速切削刀具材料的合理选用
日期：2009年11月10 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂层刀具及金属陶瓷刀具适合钢铁埤黑色金属的高速加上：而PCD刀具适合对铝、镁，铜等有色余届及其合会和非金属材料的高速加工。下山对某些文献十分散、零星的刀具材料选用的较详细总结，按被加工材料进行分类阐述，以满足不同读者的需求。
(1)锅台金
①易切削铝合金。该材料在航中航天工业应用较多，适用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度2000—•4000m／min，进给量3—12nVmin，刀具前角为12’一18‘、后角为10‘～18’，川倾角可达25’。
②铸铞合金铸铝合金根据具si含量的小同，选用加工中心的刀具也不同，对Si含量小于12％的铸铝合金可采用K10、Si3N4刀具，当si含量人r 12％时，叫采用PKD(人造金刚石)、PCD(聚晶金刚行)及CVD金刚石涂层刀只。对于Si含量16％•叫8％的过硅铝合金，虽好采用PCD或CVD会刚石涂层刀具，具切削速度1100mhnin，进给量0125mm／r。
(2)铸铁
对铸件的训削速度大于350m／min时，称为高速加上。切削速度对／J具的选用有较人影响，当训削速度低于750m／min时，可选用涂层硬质合余、金属陶瓷刀具；切削速度在510～2000mhnin叫，叫选用Si3N4陶瓷／J具；切削速度在2000~4500m／min时，叮使用CBN刀具。
铸件的金相组织刘高速切削刀具的选用有 定影响。加工以珠光体为主的铸件，当切削速煌大于500irdmin肘，刮使用CBN或Si3N4：勺以铁索体为主时，由十扩散磨损的原因，使／J具磨损严重，个宜仗川CBN，而应采用陶瓷刀具。例如，黏结相为金属Co、晶粒尺’j平均为3pm、CBN加工中心付鞋山90％•95％的BZN6000／J片，在V=700rrffmin时，宜加千高铁索体含量的／大铸铁；黏铀利为陶瓷(AIN+AIB2)、品粒尺寸下均为10gm、CBN含量力90％~95％的Amborite川川，在加厂高珠光休含量的灰铸铁时，在切削速度小于1lOOm／rain时，伴随切削速煌的增圳，／J具寿命咀增加，
(3)普通钢
训削速度对钢的表曲质量有较大的影响，根据德国Darmstadt大学PTW所的研究，其最什印削速度为500～800m／min-刚V，涂层硬质合金、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可作为高速切削钢件的刀具构$：[，具十涂层硬质个金山使用切削液。刚PVD涂层方法制作的TiN涂层刀具，加工中心其耐磨性能LkJ，JCVD徐层法制作的涂层刀具更好，冈为前者町以很好地保持川口形状，使加千零什扯得较高的精度利表面质量。
金属陶瓷刀儿尚日木川具心场的30％，以TiC—Ni-Mo为基体的金属陶瓷化学稳定性好，们抗弯强度从寺热性差．适于L刀削速度在400‘~800m／min的小进给量、小切深的精加12：Carboly公司用TiCN作为摹休，把结合剂，1吵饲客钨的金属陶瓷将强度和耐磨性两者结合起来；Kyocera公刊川TiN增加余属陶瓷的韧性，其加下钢或铸铁的切深町让2~3mm。CBN叫用厂铣削牙行微量或不肯铁素休组织的轴承钢或淬硬钢。
(4)高硬度钢
高硬度钢(40~70HRC)的高速切削可采用金加工中心属陶瓷、陶瓷、TiC淙层硬质合金、CBN刀具等。金属陶瓷刮用基本成分为TiC扑添加TiN的金属陶瓷，其硬度和断裂韧性与砸质合金大致相当，而导热系数则不到硬质合金的1／10，井具有优异的耐氧化性、抗黏结性和耐磨性：
另外其高温下的机械性能奸，与钢的亲和力小，适合于中高速(200m／min左右)的模具钢SKD加丁。金属陶瓷尤其适合切槽加丁。采用陶瓷刀具可切削硬度达HRC63的工件材料，如进行：厂件淬火后再切削，可实现“以切代磨”。切削淬火硬度达48~58HRC的45号钢时，切削速度可取150—180m／min，进给量O 3~0．4min／r，切深2~4mm。粒度llJm、TiC含量20％~30％的A1203—TiC陶瓷刀具，在刨削速度为lOOm／min左右时，可用于加工具有较高抗剥落性能的高硬度钢。当切削速度大于1000m／min时，PCBN是最佳刀具，加工中心CBN含量人于90％的PCBN／J具适合加丁淬硬工具钢(如55HRC的H13工具钢)。
(5)高温镍基合金
Inconel 718镍基合金是典型的难加工材料，具有较高的高温强度、动态剪切强度，热扩散系数较小，切削时易产生加工硬化，这将导致刀具切削区温度升高和磨损速度加快，因此，高速切削该合金时，上要使用陶瓷和CBN刀具。
碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷在切削速度100~300m／min时可获得较长的刀具寿命，切削速度人于500m／rain时，添加TiC氧化铝陶瓷刀具磨损较小，而在100~300m／min时其缺口加工中心磨损较人。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel 718合金的加工。
加拿大学者M．A．Elbestawi认为，SiC晶须增强陶瓷加工lnconel 718的最佳切削条件为：切削速度700m／min，切深1—2mm，每齿进给量O．1一O．18mm*氮氧化硅铝(Simon)陶瓷韧性很高，适合切削过固溶处理的lnconel718(45HRC)合金，而A1203—SiC晶须增强陶瓷适合于加工硬度低的镍基合各。
(6)钛合金(Ti6A16V2Sn)
钛合金强度高、冲击韧性人，硬度稍低于Inconel 718，但共0n7—硬化非常严币，故在切削加丁时易出现温度高、刀具磨损严重的现象。日本学者TKitagawa等经过大量实验得出，加工中心用直径10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀(螺旋角为30’)高速铣削钛合金，可达到满意的刀具寿命，切削速度可高达628mhnin，每齿进给量町取0．06~0．12mm，连续高速车削钛合金的切削速度不宜超过200m／min。
(7)复合材料
航天用的先进复合材料(如Kevlar和石墨类复合材料)，以前采用硬质合金和PCD刀具加工，但因硬质合金的切削速度受到限制，且在高温900~C以上时PCD刀片与硬质合金或高速钢刀体焊接处会熔化，加工中心但是用陶瓷刀具则可实现300m／min左右的高速切削。
(8)干切削用刀具
适合干切削工艺的刀具材料有陶瓷、金属陶瓷、涂层硬质合金及PCBN，就幻•硬性和热稳定性而言，PcBN刀具材料足最适合高速厂切：／-艺的，能获得比湿切削更高的刀具寿命。
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