硬車加工時,由于材料硬度大
,切削力和切削溫度高,影響刀具使用壽命
。這就要求作為硬車削的刀具耐熱性和耐磨性要好;同時機床系統(tǒng)必須有足夠的系統(tǒng)剛性和精度
。
1. 刀具材料
涂層硬質(zhì)合金刀具是在硬質(zhì)合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性好的TiN
、TiCN、TiAlN和Al2O3等
,涂層的厚度為2~18mm
。涂層的作用能夠降低摩擦,減少切削熱的天生;熱傳導(dǎo)系數(shù)低
,能減弱對刀具的熱作用
。涂層硬質(zhì)合金刀具與硬質(zhì)合金刀具相比,無論在強度
、硬度和耐磨性方面均有了很大的進步
,例如:加工硬度在HRC45~55的工件時,涂層硬質(zhì)合金刀具可高速車削
。
陶瓷刀具具有高硬度
、高強度、耐磨性好
、化學(xué)穩(wěn)定性好
、摩擦系數(shù)低且價格低廉等特點,切削速度可比硬質(zhì)合金進步2~5倍
,特別適合高硬度材料的加工
、精加工以及高速加工,可加工硬度HRC60以下的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵
。常用的有氧化鋁基陶瓷
、氮化硅基陶瓷、金屬陶瓷等
。
立方氮化硼(CBN)的硬度和耐磨性僅次于金剛石
,具有極好的高溫硬度。與陶瓷刀具相比
,其耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性稍差
,但沖擊強度和抗破碎性能較好,現(xiàn)普遍用于淬硬鋼(HRC50以上)
、珠光體灰鑄鐵及冷硬鑄鐵等的加工中
。與硬質(zhì)合金刀具相比,其切削速度可進步一個數(shù)目級
。聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉與少量粘結(jié)相(Co
、Ni或TiC、TiN
、Al2O3)在高溫高壓下燒結(jié)而成
,具有硬度高
、耐磨性好、抗壓強度高及耐沖擊韌性好
,適用HRC60以上淬硬鋼的切削加工和高精度的加工
。
通常,CBN適合加工硬度大于HRC55的淬硬鋼工件
,PCBN刀具適合工件硬度高于HRC60的加工
,對于硬度小于HRC50的淬硬鋼工件選用陶瓷刀具更為合適。陶瓷刀具材料的本錢低于CBN
,我國陶瓷刀具技術(shù)已較完善
,刀片性能也較可靠。新型硬質(zhì)合金及涂層硬質(zhì)合金刀具材料的抗彎強度和沖擊韌性比CBN和陶瓷材料要高
,價格又低
,可用于加工硬度為HRC40~50的淬硬鋼工件。
2. 切削用量與切削條件
切削用量選擇是否公道
,對硬車削影響很大
,工件材料硬度越高,其切削速度應(yīng)越小
。硬車削精加工合適的切削速度為50~200m/min
,常用范圍為100~150m/min。當(dāng)采用大切深或斷續(xù)切削時
,切速應(yīng)保持在50~100m/min
,通常切深為0.1~0.3mm;當(dāng)加工表面粗糙度要求高時,可選小的切削深度
,進給量通常選擇0.025~0.25mm/r
,具體根據(jù)表面粗糙度數(shù)值和生產(chǎn)率要求而定。由于PCBN和陶瓷刀具材料的耐熱性和耐磨性好
,可選用較高的切削速度和較大的切削深度以及較小的進給量
。而切削用量對硬質(zhì)合金刀具磨損的影響比PCBN刀具要大些,故用硬質(zhì)合金刀具就不宜選用較高的切削速度和切削深度
。
3. 硬車削機床
車削淬硬鋼與車削非淬硬鋼相比
,切削力將增加50%以上,切削所需功率增加2倍左右
,所以硬車削對機床提出了更高要求,如系統(tǒng)剛性