切削鋁合金,用金剛石刀具時,切削速度可設(shè)為 2000 - 5000m/min,進(jìn)給量 0.05 - 0.2mm/r,切削深度 0.1 - 1mm。因鋁合金質(zhì)地軟、熔點(diǎn)低,高切削速度能利用金剛石良好導(dǎo)熱性快速帶走熱量,避免切屑粘連,小進(jìn)給量與切削深度保障加工表面質(zhì)量,像手機(jī)鋁合金外殼加工,這樣參數(shù)設(shè)置下表面光潔、尺寸精準(zhǔn)。
加工淬火鋼(50 - 65HRC)用 CBN 刀具,切削速度推薦 100 - 500m/min,進(jìn)給量 0.08 - 0.3mm/r,切削深度 0.2 - 2mm。淬火鋼硬度高、加工硬化嚴(yán)重,適中切削速度控制切削溫度防刀具過快磨損,合理進(jìn)給與切削深度平衡加工效率與刀具壽命,汽車半軸淬火后精車,依此參數(shù)加工,高效去除余量且保證軸頸尺寸公差與表面粗糙度達(dá)標(biāo)。
切削陶瓷材料(如氧化鋁、氮化硅陶瓷),金剛石刀具適用,切削速度 50 - 300m/min,進(jìn)給量 0.02 - 0.1mm/r,切削深度 0.05 - 0.5mm。陶瓷硬且脆,低進(jìn)給、切削深度防崩刃,切削速度適配其導(dǎo)熱慢特性,避免局部過熱,像陶瓷軸承套圈加工,確保加工精度同時延長刀具服役期。
問:超硬刀具使用中的維護(hù)要點(diǎn)有哪些,怎樣延長其使用壽命?
刀具安裝環(huán)節(jié),要保證刀柄與機(jī)床主軸連接精度,高精度彈簧夾頭或液壓刀柄,安裝后跳動量控制在 0.003mm 以內(nèi),避免偏心切削引發(fā)刀具不均勻受力、磨損。例如超硬銑刀,安裝不當(dāng)會使刃口局部過載崩刃,降低刀具壽命。
切削液選擇與使用很關(guān)鍵,加工有色金屬用金剛石刀具,宜選油性切削液,有良好潤滑、冷卻、排屑功能,防切屑劃傷刀具表面、降低摩擦磨損;CBN 刀具切削黑色金屬,水性切削液合適,帶走大量切削熱,抑制刀具因高溫化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散磨損。同時,切削液流量、壓力需合理調(diào)控,確保充分冷卻潤滑切削區(qū)域。
定期刀具檢測不可或缺,加工一定工件數(shù)量或時長后,借助顯微鏡、量具檢查刃口磨損、崩刃狀況,刃口磨損量達(dá) 0.2 - 0.3mm 預(yù)警,及時重磨或更換刀具。像模具加工用 CBN 球頭銑刀,按批次加工檢測,把控磨損狀態(tài),維持加工精度與效率。
為延長壽命,優(yōu)化切削工藝也重要,依工件材料、刀具類型合理規(guī)劃走刀路徑,減少切削力突變、避免刀具沖擊;適當(dāng)降低切削參數(shù)保守使用,在滿足加工要求前提下減緩磨損,如精密鏜削用金剛石鏜刀,平穩(wěn)切削參數(shù)讓刀具長期穩(wěn)定工作,發(fā)揮很大效能。
問:超硬刀具的研發(fā)趨勢是怎樣的,面臨哪些挑戰(zhàn)?
研發(fā)趨勢上,一是復(fù)合超硬刀具興起,像金剛石與 CBN 復(fù)合、超硬材料與硬質(zhì)合金復(fù)合,結(jié)合不同材料優(yōu)勢,如切削刃前端 CBN 切削高硬度層、后部金剛石完成精加工,適應(yīng)復(fù)雜多層材料工件高效加工,滿足航空航天多功能結(jié)構(gòu)件制造需求。
二是涂層技術(shù)革新,納米多層涂層、功能梯度涂層用于超硬刀具,在刀具基體上鍍覆耐磨、耐高溫、減摩涂層,如 TiAlN 納米涂層提升刀具抗氧化、切削性能,涂層設(shè)計朝更薄、更硬、結(jié)合力更強(qiáng)方向,拓展刀具適用工況、延長壽命。
三是微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化,調(diào)控超硬材料晶粒尺寸、取向,制造出納米晶、超細(xì)晶超硬刀具,提升韌性與強(qiáng)度,改善以往超硬但脆的短板,適應(yīng)斷續(xù)切削、重載切削場景。
面臨挑戰(zhàn)方面,超硬材料合成成本居高不下,尤其高品質(zhì)大顆粒金剛石、CBN 制備,需高端設(shè)備與復(fù)雜工藝,限制大規(guī)模普及應(yīng)用;微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)不成熟,精準(zhǔn)控制晶粒生長等難題待攻克,影響刀具性能穩(wěn)定性與一致性;涂層與基體結(jié)合可靠性問題,切削中涂層剝落時有發(fā)生,需深入研究界面結(jié)合機(jī)理、優(yōu)化沉積工藝,保障涂層長效發(fā)揮作用,滿足工業(yè)不斷升級的精密、高效加工訴求。
問:超硬刀具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范現(xiàn)狀如何,對市場有何影響?
當(dāng)前,超硬刀具行業(yè)國際上有 ISO 標(biāo)準(zhǔn)部分覆蓋材料、尺寸、精度等基礎(chǔ)方面,像 ISO 標(biāo)準(zhǔn)界定金剛石刀具粒度分級、CBN 刀具切削刃角度公差范圍,保障產(chǎn)品基本通用性與質(zhì)量底線,利于跨國貿(mào)易、技術(shù)交流,讓全球用戶對超硬刀具基礎(chǔ)性能有統(tǒng)一評判依據(jù)。
國內(nèi)對應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善,GB 開頭國標(biāo)規(guī)范刀具材料理化指標(biāo)、制造工藝關(guān)鍵流程;機(jī)械行業(yè)協(xié)會等發(fā)布的行標(biāo)細(xì)化刀具類型應(yīng)用分類、切削性能測試方法,像針對木工超硬刀具、石材加工超硬刀具專項標(biāo)準(zhǔn),貼合國內(nèi)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)加工需求,規(guī)范市場產(chǎn)品質(zhì)量層級,引導(dǎo)企業(yè)依規(guī)生產(chǎn)、有序競爭。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范積極影響顯著,采購端,企業(yè)依標(biāo)準(zhǔn)篩選合格產(chǎn)品,防劣質(zhì)刀具流入,保障加工質(zhì)量與效率;生產(chǎn)端,促使企業(yè)升級工藝、優(yōu)化管理達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求,提升行業(yè)整體制造水平;市場監(jiān)管借助標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化執(zhí)法,整治不合規(guī)產(chǎn)品,營造健康競爭、創(chuàng)新發(fā)展的超硬刀具產(chǎn)業(yè)環(huán)境,推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。