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車床干式切削刀具材料與要求

日期：2009年11月09　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：車床
    千式切削是消除切削液污染、降低產(chǎn)品成本、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的最有效途徑。實(shí)現(xiàn)干式切削的量大技術(shù)難題足刀具，它是使于式切削加工得以順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。必須選擇合理的刀具結(jié)構(gòu)和刀具材料，設(shè)計(jì)合理的刀具幾何參數(shù)，并采取相應(yīng)的工藝措施。干式切削技術(shù)已成為金屬切削加工發(fā)展的趨勢(shì)之一。
    (1)干式切削加工對(duì)刀具材料的要求
    干式切削加工過程中，刀具要承車床受很大的壓力，同時(shí)由于切削時(shí)產(chǎn)生的金屬塑性變形，以及在無切削液的情況下刀具、切屑、工件相互接觸表面間將產(chǎn)生更強(qiáng)烈的摩擦，使刀具切
削刃上產(chǎn)生極高的溫度并受到很大的應(yīng)力作用，在這樣的條件下，刀具將迅速磨損或破損。因此，十式切削刀具必須具備以下性能：
    ①具有較高的耐熱性和良好的耐磨性；
    ②具有更高的強(qiáng)度和耐沖擊韌性；
    ③切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小。
    目前適用于干式切削的刀具材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷及金屬陶瓷、CBN及PCD等。對(duì)硬質(zhì)合金刀具來說，表面涂層足提高其性能的最有效措施車床。涂層在切削過程中的作用如同在刀具與切屑lT．件之間增加了力和熱的隔離層，可有效地阻止將熱量傳遞到刀具基體L。另外，MoS2等“軟”涂層司有效降低刀具裹面的摩擦系數(shù)。
近年來開發(fā)成功的納米涂層技術(shù)，將數(shù)百層具有軟、硬不同特性的涂層復(fù)合疊加，總厚度僅為2~5gm，既使刀具的硬度和韌性顯著增加，又使其具有優(yōu)異的抗摩擦、抗磨損和自潤滑性能，非常適合干式切削。
    (2)干式切削加工對(duì)刀具結(jié)構(gòu)的要求
    千式切削時(shí)，刀尖和刃口承受的熱負(fù)荷大人增加，容易產(chǎn)生各種刃門損傷，最終導(dǎo)致刀具失效。為了保證丁件加丁質(zhì)量和刀具壽命，要求JJ具設(shè)計(jì)盡可能使加工產(chǎn)生的切削力和摩擦力要小，排屑效果要好。因此，寸：式切削要求必須對(duì)刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如把刀具設(shè)計(jì)為負(fù)前角或使車床前刀面凸起，可顯著延緩月牙洼對(duì)刀刃的損害；增大負(fù)刃傾角，改善／／刃及刀尖的切入狀態(tài)，以提高刀具的抗沖擊和抗熱震能力等。
    歐洲的一些刀具制造商己開發(fā)出許多有利于干式切削幾何形狀的刀具，可供用戶選用。例如，瑞典[1[高(SECO)公司設(shè)計(jì)的具有ME型斷屑槽的八角形銑刀片，能有效控制切屑的形成和排屑，特別適用于干式銑削。
    (3)準(zhǔn)十式切削
    在有些場(chǎng)合(如深孔鉆削、攻絲等)要實(shí)現(xiàn)不用切削液的完全干式切削仍是團(tuán)難的，因此，完全干式切削下藝的應(yīng)用范圍有  定限制，這時(shí)町采用最小量潤滑(Minimum QuantityLubrication，MQL)的準(zhǔn)干式切削廳式或低溫冷風(fēng)切削。最小量潤滑，也稱噴霧潤滑，它址用壓縮空氣使微量的潤滑液(通常為植物油)車床霧化，并以很高的速度噴向高溫切削區(qū)，叫以起到冷卻、潤滑和排屑的作用。MQL切削中，潤滑液的用量是濕式切削的1／10000，—•般僅為0．03一O．2L／h，而同等用量所吸收的熱量卻是濕式澆注法的1000倍，因而既提高了工效，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成人的污染。MQL技術(shù)只要使用得當(dāng)，btl52后的刀具、下件和切屑都是干燥的，避免了后期的處理，清潔和干凈的切屑經(jīng)過壓縮還可以回收伸用，故又稱為準(zhǔn)十式切削。
    低溫冷風(fēng)切削是在MQL切削技術(shù)的基礎(chǔ)上，用一IO~C一一IOO'C的低溫冷風(fēng)替代常溫壓縮竄氣，并別F常微量的植物油進(jìn)行棍合，從而實(shí)現(xiàn)冷卻潤滑的切削方法。研究表明：在金屬切削車床過程中，如果只給加工點(diǎn)提供微量、潤滑效果良好且末被氧化的植物油，加工點(diǎn)會(huì)因高溫而喪失潤滑性，刀具很快就會(huì)磨損；如果只提供低溫冷風(fēng)，加工點(diǎn)的高溫得到緩解，刀具磨損也會(huì)有所延緩；但如果在提供低溫冷風(fēng)的同時(shí)，再加上潤滑效果良好且未被氧化的微量植物油，不僅加下點(diǎn)的高溫得到緩解，而且刀具表面的潤滑也可得到保證。試驗(yàn)證明，采用低溫冷風(fēng)切削時(shí)，車刀的壽命可以延長2倍以l。
    近幾年來，國外對(duì)低溫冷風(fēng)切削技術(shù)的研究已趨成熟，一些機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)已相繼推出采用該技術(shù)的機(jī)床產(chǎn)品。例如，  日本安田工業(yè)公司的加工中心采用在電動(dòng)機(jī)軸、刀桿軸的中心插入絕熱風(fēng)管的結(jié)構(gòu)，使一30℃低溫冷風(fēng)直通刀刃，該結(jié)構(gòu)人大改善了切削條什，更有利于低溫冷風(fēng)切削加上丁藝的實(shí)施。此外，車床日本三井精機(jī)推出的加丁中心、岡本工作機(jī)械推出的平面磨床、森精機(jī)推出的車床等，都使用了低溫冷風(fēng)切削技術(shù)。為了保證切屑的迅速處理，這些機(jī)床的結(jié)構(gòu)都作了較大的調(diào)整。
    無論是采用MQL技術(shù)還是低溫冷風(fēng)切削技術(shù)，車床目前國內(nèi)還缺乏在不同的生產(chǎn)工藝巾的今面、系統(tǒng)和深入的試驗(yàn)研究，同時(shí)也沒用商品化的噴霧裝置和低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置，但這些都不會(huì)成為MQL技術(shù)和低溫冷風(fēng)切削技術(shù)迅速完善和推廣的障礙。相信在不遠(yuǎn)的將來，綠色切削技術(shù)會(huì)成為切削技術(shù)的主流。

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