中硬鋼、高硬鑄鐵及其它硬金屬與非金屬材料。金剛石刀具在21世紀.從技術角度說,CBN應改進在加工一般硬度和中硬材時效果不顯著的缺陷。
基本簡介
對淬硬鋼進行高速銑削是一種先進加工技術,屬於有效的硬銑技術之一。長期以來,人們一直採用銑削一磨削或者銑削—電火花加工(EDM)的方法實現對模具的加工。雖然電火花加工具有與工件硬度無關的工藝特點,但較低的材料去除率使它的套用範圍受到限制。隨著現代加工技術的發展及超硬刀具材料的出現,以銑代磨、以銑削代替EDM進行高效經濟的模具加工已成為可能,並在生產中取得了顯著的經濟效益。
採用硬銑技術加工模具,不但使加工周期大為縮短,而且加工質量得到了可靠保證。在主軸高速旋轉下進行硬銑削可獲得無銑痕的表面,其表面粗糙度可達Ra0.6µm。
1硬銑削的加工特點
硬銑削與電火花加工相比有以下特點:
高效率硬銑加工節省了EDM電極設計製造所占用的大量時間且具有較高的材料去除率,加工質量顯著提高,大大縮短或消除了工具鉗工的配研修磨時間,使模具加工效率大為提高。
高質量硬銑削加工模具時,直接將淬硬工具鋼一次安裝加工成形,有效地避免了零件多次安裝造成的裝夾誤差,提高了零件的幾何位置精度。採用高速銑削可獲得無銑痕的加工表面,使零件表面質量大大提高。
冷卻潤滑要求低通常硬銑削可採用乾銑或使用少量冷卻潤滑液,無需EDM專用工作液循環過濾系統,同時冷卻潤滑液的處理過程也比EDM方便得多。
投資少硬銑加工既可以在專用的CNC工具機或加工中心上進行,也可以在用高速主軸進行改裝的普通工具機上進行。後者不僅具有普通工具機的加工能力,而且還可進行硬銑削,減少了設備投資,增加了工具機柔性。目前,國外一些廠商已相繼開發出一些專用的高速主軸,如IBAGZurich公司開發的0.125~60kW的大錐度夾緊主軸,其轉速可達12×103~80×103r/min,並配有冷卻液供應系統。
2硬銑刀具與切削用量選擇
硬銑刀具材料的選擇
目前,用於硬銑削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼(CBN)、陶瓷、新型硬質合金和塗層硬質合金等。
CBN刀具材料CBN的晶體結構為面心立方,具有很高的硬度、極強的耐磨性和良好的導熱性,且與鐵族元素之間有很大的惰性,在1300℃也不會發生顯著的化學作用。同時,對酸鹼亦有良好的穩定性。研究表明,用CBN複合片刀具切削硬度HRC35~67的淬火鋼尤為成功。因此,CBN刀具在硬銑加工中具有特殊的地位。
陶瓷陶瓷材料具有良好的耐磨性和熱化學穩定性,其硬度、韌性低於CBN,可用於加工硬度HRC<50的零件。
新型硬質合金和塗層硬質合金這兩種材料成本較低,適合切削硬度在HRC40~50之間的工件。
各種工具材料的高溫硬度比較。
在進給量為0.15mm/r,切削深度0.5mm以下時,按照切削加工條件推薦銑削淬硬鋼的刀具材料。
近年來,工具製造廠商陸續推出了最新產品。如日本黛傑jbn銑刀高速(切削速度v≥100m/min)切削HRC60以上的高硬度材料時,其刀具耐用度達60min以上,並形成系列產品。瑞典Seco銑刀也形成完整系列,以滿足各種銑削加工要求。
銑刀直徑選擇
試驗研究表明,有效加工淬硬鋼需要用小直徑銑刀。無論用球頭銑刀還是圓柱銑刀加工三維曲面,刀具直徑越小,其縱向干涉越小。因此,選擇刀具直徑時,對於具有外凸形縱向輪廓曲面的工件,應根據其工件結構、銑刀強度、剛度及加工效率綜合考慮;對於內凹形縱向輪廓面的工件,銑刀最大半徑應小於或等於縱向內凹輪廓處的最小曲率半徑。
工件材料的切削加工性、刀具材料都對切削用量選擇產生直接影響。工件材料越硬、強度越高,切削速度應越低。硬銑削的切削速度範圍90~200m/min為宜。根據工件硬度和刀具材料推薦的切削速度值。切削深度一般取0.1~0.4mm,進給量取0.1~0.2mm/r為宜,使用JBN300加工不同材質的淬硬鋼時,在冷卻潤滑連續切削條件下,其推薦切削用量。
精銑時,為了獲得更高的精度和表面質量,可選用較高的切削速度和較小的進給量。
3硬銑削對工具機的要求
高轉速由於採用小直徑銑刀和高切速,工具機必須具有高速主軸。
高剛性為了獲得良好的加工質量,工具機必須具有足夠高的剛度,以防止切削時刀具顫振對加工質量的不利影響。
良好的刀具夾緊裝置用以保證刀具與主軸的最優同軸度。
比臥式加工中心更為經濟的立式加工中心的普及套用,為複雜型面的硬銑加
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