高速銑削如何選擇冷卻方式
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:2677
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隨著綠色制造技術在切削加工中的應用,在高速銑削加工中采用 壓縮空氣冷卻取代切削液冷卻已成為一種不錯的選擇。但是,對于具體的高速銑削加工任務,選用何種冷卻方式更為恰當,則應根據(jù)不同的加工目的和被加工材料仔細加以權衡,以獲得最佳的加工效果。以下是選擇冷卻方式時需要考慮的四個主要工藝因素。
(1)工件材料的硬度
如果工件材料的硬度≥42HRC,選擇壓縮空氣冷卻通?色@得更佳的效果。高速銑削高硬度材料的加工特點為:①切削溫度很高;②切屑在冷作硬化作用下會變得比母體材料更硬。切削此類材料時,如果采用切削液冷卻,可能會使刀具承受間歇性升溫-冷卻造成的熱沖擊,溫度的劇烈變化容易引起硬質合金切削刃碎裂。反 之,如果采用壓縮空氣冷卻,不僅可使刀具溫度保持恒定,而且可將切屑吹離切削區(qū),避免因高硬度切屑的二次切削(re-cutting)作用對刀具造成損壞。
(2)工件材料的種類
如果工件材料的硬度<42HRC,則應根據(jù)工件材料的種類確定選用何種冷卻方式。在高速銑削粘性材料(如鋁、軟性不銹鋼等)時,通常需要選用切削液冷卻。切削液可對刀具起到潤滑作用,且可使切屑易于向上滑出容屑槽并與刀具后角分離。而在高速銑削大多數(shù)模具鋼(如P20,H13,S7,NAK55,D2等) 時,壓縮空氣冷卻可能是正確的選擇。如果在加工中發(fā)現(xiàn)工件材料與刀具發(fā)生粘連現(xiàn)象,則可能提示需要采用切削液;但也可能提示需要選用不同的刀具涂層。
(3)刀具涂層
氮碳化鈦(TiCN)涂層和氮鋁鈦(TiAlN)涂層是高速銑削模具鋼時最常用的兩種刀具涂層。球頭銑刀在低于800sfm的切削速度下銑削硬度小于 42HRC的工件材料(或圓銑刀在低于600sfm的切削速度下銑削相同材料)時,刀具采用TiCN涂層較為合適。如果被加工材料的硬度或切削速度高于上 述切削參數(shù)范圍,則最好選用TiAlN涂層。
TiCN涂層對切削液冷卻具有很好的適應性。雖然切削溫度的劇烈變化仍有可能引起硬質合金切削刃碎裂,但在上述切削參數(shù)范圍內進行加工,一般不會產(chǎn)生足以引起熱沖擊危險的切削高溫。
反之,高溫切削性能較好的TiAlN涂層不太適合切削液冷卻。這種涂層在進行高溫切削時,可在涂層外表面形成一層堅硬而光滑的氧化鋁層,有助于提高刀具的切削性能。(事實上,美國Millstar公司開發(fā)的“Exalon”TiAlN涂層的高溫切削性能更為先進,這種TiAlN涂層的外面又增加了一層固體 潤滑層,可使切屑更易于沿著刀具切削刃滑離。)
石墨電極工件的銑削加工對刀具涂層的要求一般不太嚴格,選用TiAlN涂層或金剛石涂層均可。雖然這兩種涂層采用壓縮空氣冷卻即可獲得很好的切削效果,但許多加工車間仍然愿意使用切削液,這是因為切削液有助于清除加工中產(chǎn)生的粉塵。
(4)表面光潔度要求
用球頭銑刀進行高速銑削時,為了獲得較高的工件表面光潔度,可能需要采用切削液冷卻。由于球頭銑刀端部的切削速度為零,采用切削液可起到很好的潤滑作用。當用典型的球頭銑刀進行微進給精銑加工時,位于銑刀端部低速切削區(qū)域的工件材料可能會卡在“橫刃(web)”內。處于紅熱狀態(tài)的殘留材料被刀具拖曳著劃過 工件,并可能熔焊在工件表面,從而破壞工件的表面光潔度。(為解決這一問題,某些具有球形輪廓的機夾刀片式銑刀,如美國Millstar公司的 “SuperFinisher”刀片,可通過改進刀片的設計消除這種“橫刃”。)切削液通過對刀具和工件的潤滑作用,可以減小切屑熔焊現(xiàn)象的影響,獲得較 高的表面光潔度。基于這種考慮,即使在使用TiAlN涂層刀具的加工場合,也應采用切削液冷卻方式。雖然刀具壽命可能因此而縮短,但有時為了達到表面光潔度要求,有必要犧牲部分刀具壽命。
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