按制造工藝不同,高速鋼可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。
① 熔煉高速鋼:普通高速鋼和高性能高速鋼都是用熔煉方法制造的。它們經(jīng)過冶煉、鑄錠和鍍軋等工藝制成刀具。熔煉高速鋼容易出現(xiàn)的嚴(yán)重問題是碳化物偏析,機(jī)械刀具行業(yè),硬而脆的碳化物在高速鋼中分布不均勻,且晶粒粗大 (可達(dá)幾十個(gè)微米),對(duì)高速鋼的耐磨性、韌性及切削性能產(chǎn)生不利影響。
② 粉末冶金高速鋼(PM HSS):粉末冶金高速鋼(PM HSS)是將高頻感應(yīng)爐熔煉出的鋼液,用高壓純氮?dú)馐怪F化,再急冷而得到細(xì)小均勻的結(jié)晶組織(高速鋼粉末),再將所得的粉末在高溫、高壓下壓制成刀坯,或先制成鋼坯再經(jīng)過鍛造、軋制成刀具形狀。與熔融法制造的高速鋼相比,鹽城機(jī)械刀具,PM HSS具有優(yōu)點(diǎn)是:碳化物晶粒細(xì)小均勻,強(qiáng)度和韌性、耐磨性相對(duì)熔煉高速鋼都提高不少。在復(fù)雜數(shù)控刀具領(lǐng)域PM HSS刀具將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展而占重要地位。典型牌號(hào),如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1 、PVN等,可用來制造大尺寸、承受重載、沖擊性大的刀具,也可用來制造精密刀具。
刀片的主要成分是不同配比的碳化鎢和鈷,原材料一開始的形態(tài)是粉末。在重約560kg的容器里盛裝著配好的原料,它們將被用于生產(chǎn)不同的粉末。在車間里,將干燥的原料與乙醇和水配成的溶劑混合形成一種粘稠度類似酸奶的灰色漿狀物。待漿狀物干燥后,將樣品送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。這些粉末由很多直徑為20-200μm的顆粒組成,機(jī)械刀具哪家好,非常微小(一根頭發(fā)的直徑是50-60μm)。
這些粉末被裝在容積100kg的桶中并輸送到用于制造刀片的沖壓機(jī)邊。操作工將沖模(用于沖壓不同刀片的模具) 放入機(jī)床,并將訂單輸入計(jì)算機(jī),沖模腔內(nèi)根據(jù)訂單信息充滿粉末。沖壓每片刀片的壓力高達(dá)12噸,機(jī)床會(huì)對(duì)每片刀片進(jìn)行稱重,操作人員也會(huì)進(jìn)行觀察控制。在這一階段,刀片非常脆弱,很容易裂損。
沖壓后的刀片需要被加熱使其硬化,機(jī)械刀具的價(jià)格,這一工作由燒結(jié)爐完成,燒結(jié)爐一次可以處理數(shù)千片刀片。壓制好的刀片粉末在長達(dá)13h的過程中被加熱到約1,500℃,熔融而成為硬質(zhì)合金這一硬度極高的材料。燒結(jié)工藝中的收縮比例約為50%,因此燒結(jié)后刀片大小僅為之前的一半。
粗加工時(shí),一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本;半精加工和精加工時(shí),應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。
具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè),并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個(gè)因素:
1、切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等于加工余量,這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床
2、切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中,一般L的取值范圍為:L=(0.6~0.9)d。
3、切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施,但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關(guān)系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí),v可采用8m/分鐘左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí),v可選200m/分鐘以上。
4、主軸轉(zhuǎn)速n(r/分鐘)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計(jì)算公式為:v=∏nd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān),可在加工過程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。
5、進(jìn)給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí),vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可通過機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整,但是速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。
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