重型機械加工--刀具選擇

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韓寒11

電梯直達

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發表于 2017-9-18 15:56:53 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

   刀具材料選擇 機械加工中常用的刀具材料有很多種。由于重型切削的特點（切削深度大，余量不均，表面有硬化層），刀具在粗加工階段的磨損形式主要是磨粒磨損。由于切削溫度高，盡管切削速度處于積屑瘤發生區，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤的生成，所以刀具材料的選擇應要求耐磨損、抗沖擊，刀具涂層后硬度可達80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘結性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。硬質合金涂層具有較低的摩擦系數，可降低切削時的切削力及切削溫度，可以大大提高刀具耐用度（涂層硬質合金刀片的耐用度至少可提高1倍）等優點，但由于涂層刀片的鋒利性、韌性、抗剝落和抗崩刃性能均不及未涂層刀片，故不適用高硬度材料和重載切削的粗加工。只有硬質合金刀具適合于重型切削的粗加工。硬質合金分為鎢鈷類（YG）、鎢鈷鈦類（YT）和碳化鎢類（YW）。加工鋼料時，由于金屬塑性變形大，摩擦劇烈，切削溫度高，YG類硬質合金雖然強度和韌性較好，但高溫硬度和高溫韌性較差，因此在重型切削中很少應用。與之相比，YT類硬質合金刀具適于加工鋼料，由于YT類合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐熱性，抗粘結擴散能力和抗氧化能力也很好，在加工鋼料時刀具磨損較小，刀具耐用度較高，因此YT類硬質合金是重型加工時較常用的刀具材料。

   精加工階段同樣要求刀具耐磨損，但是精加工階段的磨損形式是以粘蝕磨損為主，這時的切削速度雖然有了很大提高（可達到40m/r），但由于工件材質等原因，仍然會產生積屑瘤，當積屑瘤增長到一定高度時會從刀具上剝離，將接觸部位的刀具材料帶走一部分，形成刀具的磨損。同時，剝離的積屑瘤會扎進工件表面，形成硬點，降低加工表面質量。因此，如果精加工時仍然采用普通硬質合金刀具，則刀具磨損非常快，換刀次數增多，不僅影響加工效率，也易在工件表面形成接刀痕跡，影響外觀質量。解決這個問題的辦法就是改變刀具材料。在實際加工中發現涂層刀具比較適合重型切削的精加工，刀具的涂層減小了切屑與刀面間的摩擦，減少了積屑瘤的發生，降低了刀具的磨損，延長了刀具的壽命。實際加工中，我們采用瓦爾特公司的涂層硬質合金刀片，在加工45Cr4NiMoV支撐輥時，刀具耐用度提高了一倍；但使用陶瓷刀具未達到預期效果，當切削速度達到100m/min時，刀片的磨損顯著加快，這是因為陶瓷刀具與金屬材料之間由于親和作用加劇了刀具的磨損。高速鋼刀具在精加工階段得到了廣泛的應用，由于高速鋼刀具的鋒銳性較好，經常用于精加工階段的光整工序以去除微小余量，目前來看，其它刀具還無法完全取代高速鋼刀具的作用

   刀具角度的選擇
由于在重型機械粗加工階段刀具的工作環境比較惡劣，比如材料鍛造后的氧化皮、裂紋、鏟坑、鑄造后的夾雜、氣孔等缺陷，都易導致刀具的損壞，因此應選擇適當的刀具角度。用于重型切削的刀具一般采用0°～－5°前角，10°～15°后角，采用負的刃傾角，以增大工作前角和楔角，提高刀刃的鋒利性和刀尖的強度。同時，在主切削刃上開有1mm左右寬的負倒棱、R2mm左右的刀尖圓角以提高刀刃的抗沖擊性能。當然，這些角度還要根據實際加工情況進行調整。

精加工階段以保證產品精度為主要目標。刀具的鋒利對切除微小的余量極為重要。這時選用的刀具角度一般為：前角10°，后角15°，刃傾角10°；當用平刃刀片精光時，前角達25°～30°，后角15°，刃傾角20°，屬斜角切削。刀刃在刃磨后，應該用金剛石砂條或細目油石條進行研磨，去除微小毛刺及微裂，增強刀刃的鋒銳性和強度，并用刀尺進行透光檢查，保證刀刃的平直度。

   刀具的安裝
機械加工中刀具的安裝方式對于加工很重要。通常以正夾為主，但計算結果表明，反夾的剛度更好，即反安裝車刀的剛度優于正安裝車刀的剛度。此外，反向加工時，機床受力方向是剛度最大的方向，而刀具受力方向是剛度較小的方向，因此可以減小加工中的振動。另一方面，由于實際加工中機床都是按正夾設計的刀臺，所以除非采用特殊設計的刀體，否則刀具安裝后將高于中心，造成刀具的工作后角減小，加據后刀面磨損

重型切削同普通切削相比，其實際加工同理論計算均有很大的區別。目前，重型切削的很多工藝及刀具資料都是以普通機械加工為依據，并不完全適用于重型機械加工，因此需要進一步專門深入研究