衡阳凯新特种材料科技有限公司

用氮化硅陶瓷刀具切削难加工材料

作者:凯新特种材料-氮化硅陶瓷来源:凯新特种材料-氮化硅陶瓷网址:http://www.special-material.com

1 切削冷硬铸铁

冷硬铸铁硬度很高,毛坯表面粗糙,并存在砂眼、气孔等铸造缺陷,加工余量较大,粗加工时一般切削深度选得较大,有很大的冲击载荷,切削条件相当苛刻,目前还难于用陶瓷刀具进行粗车。通常先用硬质合金刀具粗车外圆,留下0.3mm(单边)左右的余量,再用氮化硅陶瓷刀具半精车。
  1. 刀具的破损问题

    由于工件材料硬度很高,即使是半精车,刀具也易发生破损。加工时可采取如下措施:
    1. 用负前角切削。负前角值不必很大,例如刀杆槽有一纵向负前角(gp=-11°左右),这样,当主偏角和副偏角都为45°时,刀片本身的前角和后角均为O,安装后主切削刃的前角为-8°,刃倾角为-8°,切削刃和副切削刃的后角均为8°。一块刀片有八个角可用于切削。

    2. 在切削刃上刃磨出负倒棱。例如bg1=0.2mm,g01=-30°,以保护刃口。

    3. 选用较厚的刀片。切削时不仅切削力大,而且切削温度也非常高,如果刀片厚度不够,造成和刀片下表面接触的槽表面的刚度不够,从而使刀片表面产生裂纹。例如用16×16×4.5mm的刀片切削,在垂直切削刃方向产生了肉眼可见的裂纹,用16×16×8mm的刀片切削则无裂纹出现。


  2. 和硬质合金刀具的对比

    用硬质合金刀具切削冷硬铸铁,切削速度一般只有10~15m/min,并且由于刀具磨损比较严重,车出的工件存在比较明显的圆锥度,这将增加后道磨削工序的余量。用氮化硅陶瓷刀具切削冷硬铸铁,切削速度可达到35~40m/min ,如车削硬度为66~78HS(49~58HRC)、长度为803mm的轧辊,加工完一根后,后刀面磨损只有0.2~0.3mm,刀片的一个角可车削3~4根轧辊。可见用氮化硅陶瓷刀具代替硬质合金刀具半精车冷硬铸铁工件,切削速度至少提高一倍以上,可获得更高的刀具耐用度与加工精度。刀具的费用增加不多,而经济效益却明显提高。


2 切削高硬度钢

  1. 切削高锰钢

    高锰钢的原始硬度虽然不一定很高,但加工硬化非常严重,加工后硬度可提高一倍左右,切削加工性很差,用一般硬质合金刀具很难加工,特别当加工精度或表面粗糙度要求高时,硬质合金刀具更显得无能为力。例如某厂加工主动车轮,材料为ZG55Mn ,调质,硬度为169~225HB,380mm内孔公差仅为0.045mm,内孔锥度要求0.014/455mm,粗糙度要求为Ra1.6µm。选用多种硬质合金刀具加工,均达不到上述质量要求;后改用氮化硅陶瓷刀具,顺利解决了问题。
    另一种高锰钢的原始硬度为280HB,初始切削后的硬度即达500~600HB ,用普通硬质合金刀具很难加工,选用高性能硬质合金刀具虽能加工,但效率较低,切削速度只有16m/min 。用氮化硅陶瓷刀片在切削深度和进给量不变的情况下,切削速度可达到65m/min ,加工效率提高3倍多,而且切削平稳、轻快,工件的表面粗糙度较小,刀具磨损极小。
    使用中应注意的事项:① 要连续切削,即粗车与精车或半精车连续进行。避免先粗车毛坯,然后再进行精加工;② 切削深度应在0.5mm以上,以免在硬化层中切削;③ 两端面要预先倒角,否则进刀和出刀处刀头易崩裂。


  2. 切削淬火钢

    一些合金淬火钢例如W18Cr4V、Gr15、38CrMoAlA等的硬度可达58~62HRC ,很难切削,通常采用磨削方式加工,但磨削的效率很低。例如某厂的油泵套筒材料为38CrMoAlA,氮化后要切除的余量有0.5mm,如用磨削加工,需3~4小时,但用氮化硅陶瓷刀具车削加工,仅需要10分钟,大大提高了切削效率。


3 切削高硅铝合金


高硅铝合金的硬度虽然不高,但由于硅含量较高,材料中含有的细颗粒硅和其他合金成分具有强烈的擦伤作用,使刀具的磨损很快。


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