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淺析金屬切削“難加工”的捷徑方法

2017-04-26

金屬切削加工過程中刀具與工件之間相互作用和各自的變化規律是一門學科。在設計機床和刀具﹑制訂機器零件的切削工藝及其定額﹑合理地使用刀具和機床以及控制切削過程時,都要利用金屬切削原理的研究成果,使機器零件的加工達到經濟﹑優質和高效率的目的。

    一般情況下,金屬切削指的是切削鋼件和鑄鐵。但是,在當今的車間里,我們面對的是其它一些材料,諸如不銹鋼、鐵基和非鐵基(如鈦合金)耐熱合金和高溫合金等。這些材料和傳統的鋼件之間存在很大差異,正是它們體現了“難加工”的真正含意。

    “可加工性”表明了對一種材料進行低成本加工的難易程度,它是通過與參考材料比較后得出的平均分值。該數值表明了切屑形成、切削力、溫度、刀具磨損和工件質量方面的潛在問題。

    我們習慣上將可加工性視為一種材料特性,它取決于在金屬切削過程中所涉及的所有因素,其中五個基本材料特性對可加工性影響很大,即粘附性、加工硬化、導熱性、硬度和耐磨性。

    當材料粘附傾向較高時,需要使用韌性好的刀具材料和特定的鍍層。切削速度也應該有所提高。對于容易發生嚴重加工硬化(變形硬化)的材料,需要使用切削刃鋒利的刀具。切削速度可能各不相同,但進給量應增加。

    若材料的導熱性偏低,則刀具材料應具備較高的紅硬性。切削速度和進給量均應受到限制。毋庸置疑,硬的工件材料需要使用更硬的刀具材料。一般來說,進給量和切削深度都需要保持中等的水平。耐磨的工件材料需要使用高耐磨性的刀具材料。切削工況必須適應切削利用率或切削效率有待提高的情形。

    根據上文所述,我們能得出什么結論呢?

    通過了解上述五個基本材料特性與切削刀具之間的相互關系,我們可以大幅提高生產率并節省成本。我們只需根據工件材料特性選擇切削刀具和切削工況,就能獲得合理的期望值。

    “難加工”材料真的那么難以處理嗎?并非如此。它們只是不同而已。

    如何處理不同的材料

    例如:通過比較兩種典型工件材料42CrMo4(一種典型的合金鋼)和Inconel718(一種“難加工”的高溫合金)的5個重要特性,我們可直接了解它們的不同之處。針對存在的問題,能夠輕而易舉地提出相應的調整方案。

問題一:粘附傾向過高怎么辦?

方案:使用帶正確鍍層的刀片材質等級,并確保切屑形成處于可控制狀態(正確的斷屑槽型)。同時考慮進給量的重要性!

問題二:加工硬化嚴重怎么辦?

方案:使用比較鋒利的切削刃和切削幾何角度。

問題三:導熱性偏低怎么辦?

方案:使用紅硬性高的刀片材質等級,以及適當的冷卻方法。當然,要選擇適應這些特性的切削工況。與鋼件應用相比較,Inconel718的切削深度和進給量可能處于相同的量級(也許進給量還甚至會更高一些),但需要采用更低的切削速度(導熱性偏低)。

 

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