正在兴起的干切削技术

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发布时间:2010.05.05 新闻来源:激光打标,激光雕刻,激光加工,laser加工,宁波 浏览次数: 31


干切削并非只要简单的取消冷却润滑液就可以实现的。由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑、冷却和冲屑作用,会导致刀具与工件间的摩擦增大、切削温度升高、粘结加剧和切屑堵塞,从而造成刀具寿命、加工精度和切削效率的下降。

图1 汽车制造业零件加工的单件成本构成 为克服由于缺少了冷却润滑液而造成的困难,需要通过开发和应用耐热的硬刀具材料,合适的刀具几何形状和微量润滑材料,以及通过采用适合于干切削的机床和选择相应的加工参数来解决,保证干切削过程的可靠进行。 近年来,在干切削技术的开发上已取得了很大进展,有相当多的干切削工艺已在生产中推广应用。如德国的Liebherr公司在年产130台CNC滚齿机中,“纯干式加工机床”已占14%,“纯湿式加工机床”约占22%,而复合型机床占64%(这种机床只需花一天的时间可改装为干式或湿式加工机床),经生产表明,该机床当采用高速干铣齿轮(目前,采用涂层硬质合金,切削速度可达300m/min ;采用涂层的Cermets,切削速度可高达 600m/min)时单件费用要比湿式铣齿低50%。又如,某工厂在对轿车变速擒纵轮工艺装备进行技改时,决定由原来的湿式加工改造为干切削。为此采用涂层硬质合金滚刀替代原来的涂层高速钢滚刀,切削速度由原来的110m/min提高到了290m/min。这不仅缩短了加工时间,提高了机床的加工能力,而且每件的加工费用降低了43%(图2)。由此可见,采用干切削可以获得很好的技术经济效益。

图2 干滚铣汽车擒纵轮的经济效益 据目前的技术发展,在工业发达国家的机器制造业中,预计今年干切削工艺的应用可望达到20%。 刀具、刀具材料和涂层 由于干切削时会产生强烈的摩擦和极高的温度(如用硬质合金钻头在调质钢CK45上以Vc=80m/min和f=0.2mm/min进行干切削时,在接触区会达到380℃-410℃的高温。又如干铣钢件时温度通常会超过600℃),所以对用于干切削的刀具要具有较高的高温硬度和耐磨性。目前,用于干切削的主要有立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具材料、钛基硬质合金(Cermets)、硬质合金和聚晶金刚石(PCD)等刀具材料。其中CBN是淬硬钢和铸铁干加工最常用的刀具材料;而氮化硅(Si3N4)特别适合于在断续切削和铸件有砂皮情况下对铸件和球墨铸铁进行干切削; Cermets在硬度上是介于陶瓷刀具和硬质合金之间的刀具材料,它是高速干切削钢件的合适材料。
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