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經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?
  • 作者:巨高精機 點擊次數(shù):  日期:2020-03-18 15:53:05 TAG:

一、鋼件銑削


鋼的機械加工性會因合金元素、熱處理和制造工藝 (鍛造、鑄造等) 的不同而不同。加工較軟的低碳鋼時,主要問題是會產(chǎn)生積屑瘤以及在工件上形成毛刺。加工較硬的鋼時,為了避免崩刃,銑刀與工件的相對位置將變得更加重要。


建議:進行鋼件銑削時,優(yōu)化銑刀位置以免退刀時出現(xiàn)厚度較大的切屑,務(wù)必考慮在不使用切削液的情況下干切,特別是在粗加工工序中。


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二、不銹鋼銑削


不銹鋼可分類為鐵素體/馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相 (奧氏體/鐵素體) 不銹鋼,每種類型都有其自己的銑削加工建議。


1)鐵素體/馬氏體不銹鋼銑削


材料分類:P5.x

鐵素體不銹鋼的機械加工性與低合金鋼類似,因此可采用鋼件銑削建議。

馬氏體不銹鋼具有更高的加工硬化性能,在切入時需要非常高的切削力。采用正確的刀具路徑和圓弧切入方法以獲得最佳結(jié)果,使用更高的切削速度Vc克服加工硬化效應(yīng)。更高的切削速度和韌性更高的材質(zhì)以及經(jīng)過增強的切削刃能夠確保更高的安全性。


2)奧氏體和雙相不銹鋼銑削


材料分類:M1.x、M2.x和M3.x

奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼銑削的主要磨損標(biāo)準(zhǔn)是切削刃因熱裂紋而崩刃、溝槽磨損和積屑瘤/粘結(jié)。對零件而言,毛刺形成和表面質(zhì)量問題是主要問題。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖2)

熱裂紋 


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖3)

刀片切削刃崩刃 


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖4)

毛刺形成以及表面質(zhì)量差


粗加工建議:

使用高切削速度 (Vc=150-250m/min) 避免積屑瘤

在不使用切削液的情況下干切,以最大限度地減少熱裂紋問題。


精加工建議:

1)為了改善表面質(zhì)量,有時需要使用切削液或最好使用油霧潤滑/微量潤滑。精加工時的熱裂紋問題較少,因為切削區(qū)域中產(chǎn)生的熱量較低

2)使用金屬陶瓷材質(zhì)時,不使用切削液也能獲得足夠好的表面質(zhì)量

3)進給fz過低可能因切削刃在變形硬化區(qū)內(nèi)切削而導(dǎo)致刀片更嚴重磨損


三、鑄鐵銑削


1)灰口鑄鐵

材料分類:K2.x


灰口鑄鐵銑削的主要磨損標(biāo)準(zhǔn)是磨粒/后刀面磨損和熱裂紋。對零件而言,工件崩邊和表面質(zhì)量問題是主要問題。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖5)

典型的刀片磨損 


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖6)

工件崩邊

 

粗加工建議:

1)最好在不使用切削液的情況下干切,以最大限度地減少熱裂紋問題。使用厚涂層硬質(zhì)合金刀片。

2)如果出現(xiàn)工件崩邊問題:

檢查后刀面磨損

降低進給fz,以減少切屑厚度

使用正前角更大的槽型

最好使用65°/60°/45°銑刀

3)如果必須使用切削液來避免粉塵等,則選擇濕銑材質(zhì)。

4)涂層硬質(zhì)合金始終是首選,但也可使用陶瓷材質(zhì)。請注意,切削速度Vc應(yīng)非常高,為800-1000m/min。工件上形成毛刺會限制切削速度。不要使用切削液。


精加工建議:

1)使用薄涂層硬質(zhì)合金刀片,或者,也可使用無涂層硬質(zhì)合金刀片。

2)CBN材質(zhì)可用于高速精加工。不要使用切削液。


2)球墨鑄鐵

材料分類:K3.x


1)鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體/珠光體球墨鑄鐵的機械加工性與低合金鋼非常相似。因此,在選擇刀具、刀片槽型和材質(zhì)時應(yīng)采用為鋼材料提供的銑削建議。

2)珠光體球墨鑄鐵的磨蝕性更高,因此建議使用鑄鐵材質(zhì)。

3)使用PVD涂層材質(zhì)和濕切削可確保最佳加工能力。


3)蠕墨鑄鐵 (CGI)

材料分類:K4.x


珠光體含量低于90%。最常用于銑削加工的這種類型的CGI通常具有約80%的珠光體結(jié)構(gòu)。典型的零件有發(fā)動機氣缸體、氣缸蓋和排氣歧管。


有關(guān)銑刀的建議與加工灰口鑄鐵時相同;但是,應(yīng)選擇切削刃更加鋒利、正前角更大的刀片槽型,以最大限度地減少零件上形成的毛刺。圓弧銑可能是傳統(tǒng)CGI氣缸鏜削的一種非常好的替代方法。


4)等溫淬火球墨鑄鐵 (ADI)

材料分類:K5.x


粗加工通常在非硬化狀態(tài)下執(zhí)行,并且可與高合金鋼銑削相比。但是,精加工工序的加工對象卻是磨蝕性非常高的硬化材料。這可與ISO H淬硬鋼銑削相比。抗磨粒磨損性能較高的材質(zhì)是首選。與NCI相比,加工ADI時的刀具壽命縮短至約40%,切削力則提高約40%。


四、有色金屬材料銑削


有色金屬材料不僅包括鋁合金,而且包括鎂、銅和鋅基合金。機械加工性主要因硅含量的不同而不同。亞共晶鋁硅合金是最常見的類型,硅含量低于13%。


1)硅含量低于13%的鋁合金

材料分類:N1.1-3


主要磨損標(biāo)準(zhǔn)是切削刃上出現(xiàn)積屑瘤/粘結(jié),從而導(dǎo)致毛刺形成和表面質(zhì)量問題。為了避免在零件表面留下劃痕,良好的切屑成形和排屑至關(guān)重要。


建議:

1)使用具有鋒利的拋光切削刃的PCD鑲尖刀片可確保良好的斷屑能力并防止產(chǎn)生積屑瘤。

2)選擇具有鋒利切削刃的正前角刀片槽型。

3)與大多數(shù)其他銑削應(yīng)用不同,加工鋁合金時應(yīng)始終使用切削液,以避免材料粘結(jié)到刀片切削刃上并改進表面質(zhì)量。

硅含量 < 8%:使用濃度為5%的切削液

硅含量 < 8-12%:使用濃度為10%的切削液

硅含量 > 12%:使用濃度為15%的切削液

4)更高的切削速度通常會提高性能,而不會對刀具壽命產(chǎn)生負面影響。

5)hex的推薦值為0.10-0.20 mm (0.0039-0.0079英寸)。值過小會導(dǎo)致毛刺形成

6)由于高工作臺進給,應(yīng)使用具有“預(yù)讀”功能的機床來避免尺寸誤差。

7)刀具壽命始終受到零件的毛刺形成或表面質(zhì)量的限制。刀片磨損很難被用作刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)。


五、高溫合金和鈦合金


銑削高溫合金和鈦通常需要具有高剛性、高功率和高扭矩的機床以低轉(zhuǎn)速運行。溝槽磨損和切削刃崩刃是最常見的磨損類型。產(chǎn)生的高熱量會限制切削速度。


建議:

盡可能使用圓刀片銑刀,以增加切屑減薄效應(yīng)。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖7)


使用圓刀片銑刀最大限度地減少了溝槽磨損

當(dāng)切深小于5mm時,主偏角應(yīng)小于45°。在實踐中,建議使用正前角圓刀片。

銑刀的徑向和軸向精度都是保持恒定的每齒載荷和平穩(wěn)工序以及防止單個刀片過早損壞的必要條件。

切削刃應(yīng)始終為正前角槽型并且經(jīng)過優(yōu)化的切削刃倒圓處理,以防止退刀時切屑附著在切削刃。

在銑削加工期間實際參與切削的切削齒數(shù)應(yīng)盡可能多。在穩(wěn)定工況下,這將實現(xiàn)理想的生產(chǎn)率。使用超密齒銑刀。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖8)


黃色:刀具壽命

黑色:刀具壽命隨著切削參數(shù)的提高而縮短

 

改變會對刀具壽命產(chǎn)生不同的影響;切削速度Vc的影響最大,其次是ae等。


切削液/冷卻液


與銑削大多數(shù)其他材料時不同,始終建議使用冷卻液來幫助排屑,以控制切削刃處的熱量,并防止切屑二次切削。首選始終是通過主軸/刀具應(yīng)用的內(nèi)冷高壓冷卻液 (70 bar),而不是外冷和低壓冷卻液。


例外情況:使用陶瓷刀片銑削時,由于熱沖擊,不應(yīng)使用切削液。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖9)

使用硬質(zhì)合金刀片時,內(nèi)冷會帶來益處

 

刀片/刀具磨損


刀具破損和表面質(zhì)量差的最常見原因是溝槽磨損、后刀面過度磨損和刃線崩碎。


最佳解決方案是頻繁地進行切削刃轉(zhuǎn)位,以確保可靠的加工過程。切削刃后刀面磨損不應(yīng)超過0.2mm(對于主偏角為90°的銑刀),或最大不應(yīng)超過0.3mm(對于圓刀片)。


經(jīng)驗總結(jié):如何對不同的材料進行銑削加工?(圖10)

典型的刀片磨損

 

用于高溫合金粗加工的陶瓷刀片銑刀


陶瓷銑削的速度通常為硬質(zhì)合金銑削的20-30倍,盡管進給率更低 (約0.1mm/z ),這將導(dǎo)致生產(chǎn)率大幅提高。由于采用斷續(xù)切削,銑削工序的溫度要比車削低得多。因此,銑削時采用700-1000m/min的切削速度,相比之下,車削時只有200-300m/min。


建議:

1)主要使用圓刀片,以確保小主偏角并防止出現(xiàn)溝槽磨損。

2)不要使用切削液/冷卻液。

3)加工鈦合金時,不要使用陶瓷刀片。

4陶瓷會對表面完整性和其他指標(biāo)產(chǎn)生負面影響,因此,在即將加工出成品零件形狀時,不要使用陶瓷刀片。

5)使用陶瓷刀片加工高溫合金時的最大后刀面磨損量為0.6mm。


六、淬硬鋼銑削


該分組包含硬度大于45-65HRC的調(diào)質(zhì)鋼。銑削的典型零件有沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具等。刀片磨粒/后刀面磨損和工件崩邊是主要問題。


建議:

1)使用具有鋒利切削刃的正前角刀片槽型。這將減少切削力并產(chǎn)生更加平順的切削作用。

2)干切削,避免使用切削液。

3)擺線銑是一種適當(dāng)?shù)姆椒ǎ軌蛲瑫r實現(xiàn)高工作臺進給以及低切削力,從而使切削刃和工件保持低溫,這對于生產(chǎn)率、刀具壽命和零件公差而言都是有利的。

4)在面銑中也應(yīng)采用輕快切削的加工策略,即同時保持小切深ae和ap。使用超密齒銑刀和相對較高的切削速度。


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