高速加工刀具及选择

1.常用高速切削刀具材料。(1)硬质合金涂层刀具。（2）TiC（N）基硬质合金。A、用于粗加工、半精加工、精加工和断续加工。（3）陶瓷刀具。A、用于半精加工、精加工、干切削、硬切削。a.干切削加工技术一种加工过程不用或微量使用切削液加工技术，一种对环境污染源头进行控制清洁环保制造工艺b.硬切削是指使用CBN实体刀具、CBN刀头或陶瓷刀具来加工淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬钢、灰铸铁、球墨铸铁、粉末冶金和特殊材料。当然，也有一些材料如青铜等不适合采用硬切削。用硬切削可进行车削、表面加工、攻螺纹、铣削、开槽、靠模加工、车削锥面。据美国有关文章报导，硬切削使工件光洁度始终保持16μm。在正常条件下，光洁度能达到6～8μm。(4)立方氮化硼刀具。A、一般用于精加工。B、适合加工高硬度淬火钢、高温合金、可切削轴承钢（60——62HRC）、工具钢（57——60HRC）、高速钢（63HRC）。C、低含量CBN(质量分数为45%—65%)主要用于精加工45—61HRC。高含量CBN（质量分数为80%—90%）主要用于粗、半粗加工镍、铬铸铁，断续切削淬硬钢，高速切削铸铁、硬金属、烧结金属与重合金。a.断续切削:在切削过程中，切削刃间断地与工件接触的切削。b.烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70℃以下被加热到1200～1400℃，与此同时，它还要从固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。这些物理化学变化包括：(1)燃料的燃烧和热交换；(2)水分的蒸发及冷凝；(3)碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发；(4)铁矿物的氧化、还原与分解；(5)硫化物的氧化和去除；(6)固相间的反应与液相生成；(7)液相的冷却凝结和烧结矿的再氧化等。烧结料点火后，烧结过程自上而下地进行，根据料层的变化可将烧结过程沿料层的高度大致分为五个带，即烧结矿带、燃烧带(烧结带)、预热带、干燥带和过湿带。在这五个带中，燃烧带、过湿带阻力最大，预热带、干燥带次之，烧结矿带最小。由于烧结过程具有以上的特点，烧结过程中真空度及温度都随着烧结时间的进行而发生变化，生产中借助风箱的温度或真空度的变化，进行烧结“终点”控制。粉末烧结是将各种原料按配比进行混料造球、然后到烧结机上进行烧结。（5）金刚石刀具。A、加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金，硬质金属纤维增塑材料，金属基复合材料，木材复合材料。B、目前金刚石刀具高速切削（2500—5000m/min）2、高速切削刀具材料的选择。（1）铝合金。1）易切削铝合金。适用刀具有K10、K20、PCD（聚金刚石）。切削速度2000—4000m/min。进给速度为3—12m/min。刀前角为12°∽18°，后角10°∽18°，刃倾角可达25°。2）铸铝合金。其中的硅含量不同，所选用的刀具也不同。ω（Si）12%的铸铝合金采用K10、Si3N4刀具，当ω（Si）12%,，采用人造金刚石(PKD)、PCD（聚晶金刚石）及CVD金刚石涂层刀具，其切削速度可选1100m/min，进给量为0.125mm/r。(2)铸铁。切削速度大于350m/min时，称为高速加工。当切削速度小于750m/min时，可选用涂层硬质合金钢、金属陶瓷。510—2000m/min时，可选用Si₃N₄陶瓷刀具。切削速度2000—4500时，可使用CBN刀具。铸铁的金相组织对高速切削刀具的选用有一定影响。加工以珠光体为主的铸件，在切削速度大于500m/min时，可使用CBN或Si₃N₄；当以铁素体为主的铸件，由于扩散磨损的原因，使刀具严重磨损，不宜使用CBN，而应使用陶瓷刀具。⑶普通钢。切削速度对钢的表面质量有很大影响，钢的最佳切削速度为500—800m/min。目前，涂层硬质合金钢、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可以作为高粗切削钢件的刀具材料，其中涂层硬质合金可使用切削液。（4）高硬度钢。高硬度钢（40—70HRC）的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、TiC涂层硬质合金、PCBN等。金属陶瓷尤其适合切槽加工，采用陶瓷刀具可切削硬度达63HRC的工件材料。当切削速度高于1000m/min时，PCBN是最佳刀具材料，w(CBN)90%的PCBN刀具适合加工淬硬工具钢（如55HRC的H13工具钢）（5）高温镍基合金。主要使用陶瓷和CBN刀具。（6）钛合金。用直径10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀（螺旋角是30°）高速铣削钛合金，可达到满意的刀具寿命，切削速度可达到628m/min，进给量可取0.06—0.12m/z，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。用陶瓷刀具可实现300m/min左右的高速切削。（8）用于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，就热硬性和热稳定性来说，PCBN材料更适合高速干切工艺的刀具材料。能获得比湿切削更高的刀具寿命。2.常用材料的切削用量。（1）钢的高速铣削参数，当铣削材料为淬硬工具钢，硬度为48—52HRC时，常用的铣削参数见下两表。（2）高硬材料的高速铣削参数，当铣削材料为淬硬工具钢、弹簧钢，硬度为52—56HRC，常用的铣削参数见下两表。（3）轻合金的高速铣削参数，当铣削材料为铝合金时，常用的铣削参数见下两表。（4）不锈钢、钛合金的高速铣削参数，当铣削材料为不锈钢、钛合金时，常用的铣削参数见下表。