硬質(zhì)合金刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。
選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭的刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優(yōu)先選擇平頭的刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。
切削機械刀具與加工對象的力學性能匹配問題主要是指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學性能參數(shù)要相匹配。具有不同力學性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。
① 刀具材料硬度順序為:金剛石刀具>立方氮化硼刀具>ceramic刀具>硬質(zhì)合金>高速鋼。
② 刀具材料的抗彎強度順序為:高速鋼>硬質(zhì)合金>ceramic刀具>金剛石和立方氮化硼刀具。
③ 刀具材料的韌度大小順序為:高速鋼>硬質(zhì)合金>立方氮化硼、金剛石等。
高硬度的工件材料,必須用更高硬度的刀具來加工,刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。如,硬質(zhì)合金中含鈷量增多時,其強度和韌性增加,硬度降低,適合于粗加工;含鈷量減少時,其硬度及耐磨性增加,適合于精加工。
具有優(yōu)良高溫力學性能的刀具尤其適合于高速切削加工。ceramic刀具優(yōu)良的高溫性能使其能夠以高的速度進行切削,允許的切削速度可比硬質(zhì)合金提高2~10倍。
1.化學退涂
在對硬質(zhì)合金刀具(Ti,Cr)N多組元硬質(zhì)膜系退涂工藝進行研究后,得到所用的退涂液濃度(wt%)為:葡萄糖酸鈉1.5%-3.5%,NaOH6.5%-10%,含30% H2O2的(wt%)20%-25%,十二烷基磺酸鈉0.2%-0.4%,三磷酸鈉0.2%-0.4%,剩余為蒸餾水,NaOH(wt%):含30% H2O2的(wt%)為1∶3.5-1∶2,且二者之和必須為29%-33%(wt%),同時要求十二烷基磺酸鈉(wt%):三磷酸鈉(wt%)為1∶1-1∶0.7,且二者之和必須為0.4%-0.8%(wt%)。研究發(fā)現(xiàn)(Ti, Cr)N三組元硬質(zhì)膜的退除是沿著缺陷處以脫落方式退除,并且后退除的膜層是沿著先退除的膜層邊緣繼續(xù)脫落,直到膜層退除干凈。對于(Ti,Al,Zr,Cr)N多組元硬質(zhì)膜、(Ti,Al,Cr)N四組元硬質(zhì)膜。
在關(guān)于電化學氮化鉻涂層剝離的研究文獻中,確定了一種三電極電解池中剝離單一涂層或復合涂層在堿性溶液中的方法,采用SCE電極、鉑電極、工作電極三個電極,氮化物涂層在電流的作用下具有較強的表面活性,產(chǎn)生更多的可溶成分,電解過程簡單易于控制,當電流突然升高時,涂層完全剝離基體表面。此法退涂的表面均勻無點蝕。退涂的工件為陽極,室溫下在由磷酸、硫酸、丙三醇及去離子水混合組成的酸性電解液中進行電解,直至類金剛石涂層退涂盡為止。該方法不僅能夠快速退除表面的類金剛石薄膜涂層,同時不對基體表面產(chǎn)生破壞性腐蝕,對工件尺寸及形狀改變微小,涂層退除之后能夠重新涂覆使用。
3.蝕刻退涂
主要利用離子束對硬質(zhì)涂層進行照射蝕刻來進行退涂。純機械的祛除硬質(zhì)涂層,不與基體和涂層發(fā)生化學反應,因此不必考慮化學腐蝕引起的表面脆化等問題,但缺點是退涂速度緩慢、退涂效率低。
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