切槽加工刀具系統與硬切削加工

瑞士的Urma公司與德國PaulHorn公司在共同工作中，研發了迄今為止切槽加工中獨一無二的刀具系統。此種加工能細分成軸向加工和鑽鏜加工2個部分。 軸向加工 軸向加工或平底擴孔是從5mm直徑起，其切削寬度從1mm起。切槽深度取決於所使用的刀片。在軸向加工的標準程式中，Horn公司的軸向加工Dmin=5mm，切削寬度為1mm，最大切槽深度為2mm。從外徑20mm和切削寬度3mm起，能使用A110型刀，其最大切槽深度為30mm。特殊流線形的超小型刀片，有可能使刀片在直徑範圍內向上無界限放置。為了使這種多重刀片能配置瑞士Urma公司的刀具，PaulHorn公司研發了刀盒或刀夾，它能與由Urma公司製造的刀具系統IntraMax聯繫起來，工件槽的加工直徑可從5mm至150mm。 鑽鏜加工 為了完成鑽鏜加工，自直徑0.3mm起始，幾乎可使用所有刀片。在此，配置了可為所有刀片使用的刀夾。其精鏜刀頭可在mm精度範圍作調節。對於高精密加工而言，也有可作平衡補償的精鏜頭可供使用，這種精鏜頭能加工出具有無痕表面和完美幾何形狀的工件。 硬切削加工 人們稱加工硬度超過56HRC，或者強度Rm>2000N/mm2的鋼鐵材料為硬切削加工。多數情況下，制模或鍛模在預加工之後，要經過滲碳或者淬火。在預加工後，必須預留一定的精加工餘量。尤其是加工帶有球面或環面形狀的工件時，硬銑削更顯重要。硬銑削可切削硬度至70HRC的材料，所要求的表面粗糙度通常只有藉助於手工拋光才能達到。這是一道很昂貴的加工工序。為了縮短手工拋光所需的時間，必須在銑削時利用具有確定幾何形狀的刀刃。如在高速切削（HSC）加工中，使表面接近於拋光表面的粗糙度：最大為Rz1的表面質量。市場上通用的硬金屬銑刀不適合在這個範圍內切削。解決硬材料的銑削問題，必須滿足一些先決條件。例如，一個解決方案是，使用由特種硬質合金基體材料製成的、具有獨特的幾何形狀和相應的塗層的HornDS銑刀。這意味著刀具必須具備這三個重要要素。在刀具的製造過程中，必須特別注意這些要素之間的平衡。 高速切削 通常，採用HSC加工才有可能對硬度超過56HRC的工件進行切削。對此，其限制條件是切削速度和溫度的綜合作用。對於HSC而言，必須在合適的切削速度下測試工件材料的熔點。通常工件材料的熔點高於塗層的最高允許的溫度，所以必須小心謹慎。在此最好的警句是“保持刀具冷卻”。這意味著一方面與工件的接觸區必須儘可能小，另一方面必須在確定的速度中完成切削加工，使切削刃來不及發熱到超過塗層所允許的溫度。正確檢測轉速尤其重要。為此，必須以實際有效的刀具直徑為基礎。在橫向進給量ap=0.1mm的情況下，直徑為6mm的球頭銑刀，實際有效直徑為1.54mm。為了使切削速度達到200m/min，轉速必需達到41000r/min。 加工時產生的切屑和隨切屑所帶有的熱量必須儘快排除。最佳的方法是通過主軸直接向切削刃吹壓縮空氣。按照工件材料不同，壓縮空氣可夾帶少量潤滑油。利用少量潤滑油能加工出更好的表面質量，因為切屑不會粘附在切削刃上。 對於硬切削加工而言，絕對不能使用乳化液。只是一滴水就可能引起溫度突變，並會使刀具分解為單一成分。由於溫度突變所引起的硬質合金的微小裂紋，將會導致切削刃開裂。在HSC加工情況下，根據刀具直徑和轉速的不同，這些碎片可能具有相當於從輕武器中射出的子彈的能量。 套用 最早為石墨切削而開發的HSC銑削，不僅意味著高轉速和大進給量，而且在眾多因素的共同作用下，其套用範圍不斷擴大。論述對工具機的要求已超出本文所談及的範圍。硬銑削的功率在很大程度上決定於所使用的工具機。總而言之，硬切削的概念是和高速切削加工聯繫在一起的。