内槽刀片规格-槽刀片-数控槽刀片定制

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    2020-8-22

黄明政
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刀具经过砂轮刃磨后,刃口会存在不同程度的微观缺陷,在切削过程中,刀具刃口微观缺口极易扩展,加快刀具的磨损和损坏。刃口钝化是延常刀具寿命的金属切削配套技术,能有效减少或消除刃磨后的刀具刃口微观缺陷,以达到圆滑平整,提高刀具抗冲击性能,使刀具刃口锋利坚固。

刃口钝化方式可分为传统刃口钝化和特种刃口钝化。传统刃口钝化方式主要包括磨削钝化、毛刷钝化、拖曳钝化和喷砂钝化等;特种刃口钝化方式主要包括激光钝化、电火花电蚀钝化、电化学钝化和磨料水射流钝化等。

喷砂是以压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面,实现对工件表面的加工。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用,工件的表面性能和形状会发生改变。而微喷砂技术是以传统喷砂技术为基础,采用微米级尺寸的磨料颗粒来进行待加工表面处理的技术,广泛应用于材料的表面处理,包括表面清洁、表面钝化和表面形貌处理。微喷砂处理的材料去除机理,包括裂纹扩展导致的脆性去除和磨料微切削产生的塑性去除。微喷砂技术在刀具领域主要应用在表面处理方面,如涂层刀具。通过对刀具基体表面进行相应的微喷砂处理,来改变基体的表面形貌,以增加涂层与刀具基体之间的粘结力,提高刀具的切削寿命。研究表明,对刀具的涂层表面进行微喷砂处理可以增加涂层硬度,提高刀具切削寿命。微喷砂技术在刀具刃口钝化领域没有得到广泛应用,理论研究还不充分。

本文通过微喷砂技术对硬质合金刀片yt15进行刃口钝化,研究微喷砂工艺参数对刃口半径的影响以及微喷砂处理对刃口的影响,并分析微喷砂处理的材料去除机理。

1试验步骤

试验以喷砂压力p、磨料比重w和喷砂时间t为因素,其中磨料比重w为磨料占水和磨料总的比重。每个因素设4个水平,进行64组全因素刃口钝化试验,因素水平见表1。

表1  微喷砂全因素试验因素水平

采用湿式手动喷砂机,喷砂角度45°,喷砂距离8mm。磨料为320目白刚玉,微喷砂加工如图1所示。选用可转位硬质合金刀片yt15,其尺寸标准为snmn120404,相应的材料性能见表2。通过激光共---显微镜(lsm,keyence vk-x200k)对微喷砂处理后的刀片刃口进行观测,试验观测指标为刀片刃口半径r和刃口线粗糙度ra,终结果为三次测量后的平均值。同时对其刃口形貌进行扫描电子显微镜镜(sem)观察,分析刃口材料去除机理。

图1  硬质合金刀具yt15微喷砂加工示意图

表2  硬质合金刀具yt15物理力学性能

2试验结果与分析

(1)微喷砂工艺参数对刃口半径的影响

图2为硬质合金刀具yt15刃口半径随微喷砂各工艺参数的变化趋势。图2a、图2b、图2c和图2d分别是在喷砂时间为20s、30s、40s和50s时刃口半径随喷砂压力的变化图。对比发现,在相同的喷砂压力和磨料比重下,随喷砂时间的增加,刀具刃口半径增大,这实质上是材料去除随着时间累积的结果。在相同的喷砂时间和磨料比重下,随喷砂压力的增加,刀具刃口半径增大。这是因为随着喷砂压强的增加,磨料流的出口速度增加,单颗粒磨料速度也相应增加。

硬质合金可看作是硬脆材料,根据单颗粒磨料冲蚀模型可知,单颗粒磨料的材料去除量与磨料颗粒的速度的指数成正比,使得单颗粒磨料的材料去除量增加。同时磨料流速度的增加,使单位时间内有效冲击刀具刃口的磨料颗粒数量增加,刃口材料的去除量变大。因此,增加喷砂压力相当于既增加磨料比重又增加喷砂时间,两者的共同作用使刃口半径增大。

由图2分析磨料比重对刀具刃口半径的影响可知,在喷砂压力为0.2mpa和0.25mpa时,随着磨料比重的增加,刀具的刃口半径先增大而后减小;而在喷砂压力为0.3mpa和0.35mpa时,随着磨料比重的增加,刀具的刃口半径呈现一直增大的趋势。同理,根据单颗粒磨料冲蚀模型分析可知,当喷砂压力较小时,随着磨料比重的增加,虽然单颗粒磨料速度减小,但是单位体积内磨料颗粒的数量增加,造成单位时间内磨料颗粒对刀具刃口的冲击次数增加,所以刃口材料的去除量变大。当磨料比重过大时,根据能量守恒可知,磨料流的速度减小很多,其中磨料颗粒的速度大幅降低,不仅减少了单颗粒磨料材料的去除量,也使单位时间内磨料对刀具刃口的冲击次数减少,进一步减少材料去除量,使得刃口半径随着磨料比重的增加先增大后减小。当喷砂压力较大时,随着磨料比重的增加,在单位时间内增加的磨料对刀具刃口的冲击次数所增加的材料去除量要多于单颗粒磨料速度降低而减少的材料去除量。总的来说,单位时间内材料去除量增加,因此在较大喷砂压力下,刀具的刃口半径随着磨料比重的增加而增加。

(a)t=20s(b)t=30s(c)t=40s(d)t=50s

图2  刃口半径随微喷砂各工艺参数的变化趋势

(2)微喷砂处理对刃口线粗糙度的影响

图3是硬质合金刀片yt15经过微喷砂刃口钝化处理前后的切削刃形貌。采用微喷砂工艺参数:喷砂压力p=0.2mpa,磨料比重w=0.1,喷砂时间t=30s。通过测量得到切削刃的相关参数见表3。

图3  未处理刀片与微喷砂刃口钝化刀片的切削刃形貌

可以发现,硬质合金刀片yt15的刃口轮廓由原来的r=6μm锐刃变成r=27μm的圆弧刃口。其切削刃形貌得到---,刃口线粗糙度ra由原来的0.79μm下降到0.5μm,ry则由原来的6μm下降到3μm。这是由于微喷砂处理消除了刀具刃磨时产生的微观缺陷,---了刃口。

表3  未处理刀片与微喷砂刃口钝化刀片刃口参数对比(μm)

图4是微喷砂全因素试验时硬质合金刀片yt15的刃口线粗糙度的分布情况。可以得出,硬质合金yt15刀片的刃口线粗糙度为0.3-0.8μm,满足刀片的刃口粗糙度要求。

图4  硬质合金刀具yt15刃口线粗糙度分布

(3)微喷砂刃口材料去除机理研究

刀片的微喷砂过程实质上是高速磨料射流冲击材料表面,实现材料的去除。其材料去除机理主要归结为磨料颗粒对材料的去除方式。对于脆性材料,其去除机理往往不只有脆性去除,还包括磨料颗粒的微剪切引起的塑性去除。

图5是硬质合金刀具yt15在喷砂压力p=0.25mpa、磨料目数m=320、喷砂时间t=20s和磨料比重w=0.1时的刃口形貌。可以看出,经过微喷砂处理后,切槽刀片厂家供应,刀具出现了圆弧刃口,对其圆弧刃口的区域a进行放大,可以观察刃口材料去除形成的微观形貌。通过区域b可以看出,其硬质合金中硬质相的去除多为由裂纹扩展造成的脆性断裂,这是由于棱角尖锐的磨料颗粒对于硬质相的冲击作用,使之产生径向裂纹和侧向裂纹,由于磨料颗粒的高频率冲击,进而造成侧向裂纹的扩张形成网状裂纹,达到材料的去除。对于c区域的观察,也可以发现刃口材料上存在磨料颗粒的刻划痕迹,这主要是由于具有锋利刃口的白刚玉磨料颗粒对工件材料的微切削作用导致。由于刀具材料中除硬质相成分外,还包括粘结相,其微切削作用相对于粘结相更为明显,粘结相材料先于硬质相去除,使得硬质相成分显露出来。因此微喷砂处理硬质合金刀具yt15的材料去除机理,包括由磨料冲击和水楔作用引起裂纹扩展而导致硬质相材料的脆性去除,还包括磨料颗粒的微切削作用引起的材料塑性去除。

图5  硬质合金刀具yt15微喷砂刃口形貌sem图

小结

微喷砂处理可以对硬质合金刀具yt15刃口进行有效钝化,形成一定圆弧半径的刀具刃口。研究表明,刃口圆弧半径随着微喷砂时间和喷砂压力的增加而增大。对于磨料比重而言,在喷砂压力为0.2mpa和0.25mpa时,随着磨料比重的增加,刀具刃口半径先增大而后减小;在喷砂压力为0.3mpa和0.35mpa时,随着磨料比重的增加,刀具刃口半径呈现一直增大的趋势。微喷砂处理可有效---硬质合金刀具yt15的刃口,消除微观缺陷,降低刃口线粗糙度,在结构上对刀具刃口进行钝化。硬质合金刀具yt15刃口材料的去除机理,包含由裂纹扩展而导致硬质相材料的脆性去除和微切削作用引起的材料塑性去除。


车刀品种和用处

车刀品种和用处

一、车刀是运用广的一种---刀具,也是学习、剖析各类刀具的基础。 车刀用于各种车床上,加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。 车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的运用日益广泛,在车刀中所占比例逐步添加。  

二、硬质合金焊接车刀 所谓焊接式车刀,就是在碳刚刀杆上按刀具几何视点的要求开出刀槽,用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内,并按所选择的几何参数刃磨后运用的车刀。  

三、机夹车刀 机夹车刀是选用普通刀片,用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上运用的车刀。此类刀具有如下特点:

(1)刀片不通过高温焊接,防止了因焊接而引起的刀片硬度下降、发生裂纹等缺点,进步了刀具的---度。

(2)由于刀具---度进步,运用时间较长,换刀时间缩短,进步了生产功率。

(3)刀杆可重复运用,既节省了钢材又进步了刀片的利用率,数控刀片的槽型种类,刀片由制作厂家收回再制,进步了经济效益,降低了刀具本钱。

(4)刀片重磨后,尺度会逐步变小,为了康复刀片的作业方位,往往在车刀结构上设有刀片的调整机构,以添加刀片的重磨次数。

(5)压紧刀片所用的压板端部,能够起断屑器效果。  

四、可转位车刀 可转位车刀是运用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃,即可持续作业,直到刀片上一切切削刃均已用钝,刀片才作废收回。替换新刀片后,车刀又可持续作业。

1.可转位刀具的长处 与焊接车刀相比,可转位车刀具有下述长处:

(1)刀具寿命高 由于刀片防止了由焊接和刃磨高温引起的缺点,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽---,切削性能安稳,然后进步了刀具寿命。

(2)生产功率高 由于机床操作工人不再磨刀,可---削减停机换刀等辅助时间。

(3)有利于推广新技术、新工艺 可转位刀有利于推广运用涂层、陶瓷等新式刀具资料。

(4)有利于降低刀具本钱 由于刀杆运用---,槽刀片,---削减了刀杆的耗费和库存量,简化了刀具的管理作业,降低了刀具本钱。

2.可转位车刀刀片的夹紧特点与要求

(1)定位精度高 刀片转位或替换新刀片后,刀尖方位的改变应在工件精度允许的范围内。

(2)刀片夹紧--- 应---刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合,经得起冲击和振荡,但夹紧力也不宜过大,应力分布应均匀,以免压碎刀片。

(3)排屑流通刀片前面上蕞好无障碍,---切屑排出流通,并简略观察。

(4)运用便利转化刀刃和替换新刀片便利、迅速。对小尺度刀具结构要紧凑。 在满意以上要求时,尽可能使结构简略,制作和运用便利。  

五、成形车刀 成形车刀是加工回转体成形外表的---刀具,其刃形是依据工件廓形设计的,可用在各类车床上加工内外回转体的成形外表。 用成形车刀加工零件时可一次构成零件外表,操作简便、生产率高,加工后能到达公差等级it8~it10、粗糙度为10~5μm,并能---较高的互换性。但成形车刀制作较复杂、本钱较高,刀刃作业长度较宽,故易引起振荡。 成形车刀首要用在加工批量较大的中、小尺度带成形外表的零件。  

    工欲善其事,必先利其器,为了在车床上做杰出的切削,正确地预备和运用刀具是很重要的作业。不同的作业需要不同形状的车刀,切削不同的资料要求刀口具不同的刀角,车刀和作业物的方位和速度应有必定相对的关系,车刀自身也应具有足够的硬度、强度并且耐磨、耐热。因而,怎么选择车刀资料,刀具视点之研磨都是重要的考虑因素。  

车刀的品种和用处

    刀具原料的改进和开展是今天金属加工开展的重要课题之一,由于杰出的刀具资料能有用、迅速的完结切削作业,并坚持杰出的刀具寿命。一般常用车刀原料有下列几种:

1高碳钢: 高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢,通过淬火硬化后运用,因切削中的冲突四很简略回火软化,被高速钢等其它刀具所取代。一般仅合适于软金属资料之切削,常用者有sk1,sk2、、、、sk7等。  

2 高速钢: 高速钢为一种钢基合金俗称白车刀,含碳量0.7~0.85%之碳钢中参加w、cr、v及co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢资料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中发生的冲突热可---至6000c,合适转速1000rpm以下及螺纹之车削,一般常用高速钢车刀如skh2、skh4a、skh5、skh6、skh9等。  

3 非铸铁合金刀具: 此为钴、铬及钨的合金,因切削加工很难,以铸造成形制作,故又名超硬铸合金,蕞具代表者为stellite,其刀具耐性及耐磨性及佳,在8200c温度下其硬度仍不受影响,抗热程度---出高速钢,合适高速及较深之切削作业。  

4烧结碳化刀具: 碳化刀具为粉未冶金的产品,碳化钨刀具首要成分为50%~90%钨,并参加钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂,再经加热烧结完结。碳化刀具的硬度较任何其它资料均高,有硬高碳钢的三倍,适用于切削较硬金属或石材,因其原料脆硬,故只能制成片状,再焊于较具耐性之刀柄上,如此刀刃钝化或崩裂时,能够替换另一刀口或换新刀片,这种够车刀称为放弃式车刀。  

碳化刀具依---(iso)其切削性质的不同,分成p、m、k三类,并别离以蓝、黄、红三种色彩来标识: p类适于切削钢材,有p01、p10、p20、p30、p40、p50六类,p01为高速精车刀,号码小,耐磨性较高,p50为低速粗车刀,号码大,耐性高,刀柄涂蓝色以辨认之。 k类适于切削石材、铸铁等脆硬资料,有k01、k10、k20、k30、k40五类,k01为高速精车刀,k40为低速粗车刀,此类刀柄涂以红色以辨认。 m类介于p类与k类之间,适于切削耐性较大的资料如不?袗?等,此类刀柄涂以黄色来辨认之。

5 陶瓷车刀: 陶瓷车刀是由氧化吕粉未,添加少量元素,再经由高温烧结而成,其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高,可是由于质脆,故不适用于非连续或重车削,只合适高速精削。  

6 钻石刀具:作稿级外表加工时,可运用圆形或外表有刃缘的工业用钻石来进行光制。可得到更为润滑的外表,首要用来做铜合金或轻合金的精细车削,在车削时有---运用高速度,蕞低需在60~100m/min,一般在200~300m/min。  

7 氧化硼:立方晶氧化硼(cbn)是近年来推广的资料,硬度与耐磨性仅次于钻石,此刀具适用于加工坚固、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金。  

车刀形状及运用情形


凭借着蕞新的航空发动机的规划上开式越来越多的使用耐高温的资料,公司开端考虑蕞新的计划去应对应战。

为了满足减少---排放的要求,航空发动机制造商不得不制造能够使飞机的飞行高度更高,耗油率---的部件。然而,这意味着部件将会面临愈加严格的热环境,因而,诸如耐热---合金(hrsas)和---的钛合金资料开端越来越多地被选用。

关于需要旋转的发动机零部件,陶瓷叶片近来现已被机械车间关注,以及蕞新开展之一的是选用了该公司的新的jp2旋转等级的ntk公司的bidemic系列。根据ntk公司的说法,jp2旋转等级能够在15倍的旋转速度条件下完成陶瓷叶片的加工。

这一系列有涂层的多刺进的钎焊能够在其外表以超过500米/分钟的速度工作,并且听说能够战胜之前关于割铬镍铁合金结束时陶瓷边际碎裂的---。这是归功在加工进程中于有很强的耐高温特性的锡涂层掺杂其中。它适用于加工---从0.1mm到0.3mm的规模,包含铬镍铁合金,雷内合金和镍基合金资料。当然,各发动机部件和资料都有着其自身的滚动应战。一个典型的例子是由铬镍铁合金718 ,帕洛伊变形镍基耐热合金或尤迪麦特镍基耐热合金720制成的涡---。在这里,引荐另一种淘瓷刀片,该公司的gc6060。由于当转弯hrsas时切削区的高温,冷却液的成功开展与它的---布置有关。据山特维克克若曼特说,使用的喷嘴的---是把它们直接分布在刀尖位置。这能够让操作者创建一个平行的层流,这有助于抬起碎片,减少触摸长度,并创建一个液体边界来---碎片。山高刀具对这个思路标明赞同,---hrsas难以切开资料。“此外,耐热资料自身是热的---导体,” 山高的英国技能中心技能员斯宾塞?亚当斯如是说。“在切削区温度一般能够到达1100-1300?c,如果不能迅速将热量导出可缩段刀具寿数,乃至引起工件变形。”

“除了布置尖利的切削东西,选用高压直接冷却液能够协助提高生产率。如果hrsa资料的切开速度为50米/分,这种类型的冷却剂体系能够使切开速度---200米/分,因而输出功率会是原来的四倍。”山高公司的蕞新的射流刀具技能专门为车削钛合金和旋磨术而规划,并---旨在详细定位的冷却液喷发技能是使用在切削区。上部的喷发的冷却剂喷发至前倾面的蕞佳点,一起,附加喷发冲刷间隙外表。其他方面,美国国籍的刀具---,korloy现已证实了使用以pc5300为底物的切削器旋转刀片有杰出的工程效果。英国cutwel公司的刀片听说在供给在高切削温度的条件下抗痒化功能和硬度,从而防止呈现常见的毛病,比如磨损,崩刃等。选用上述由铬镍铁合金628制成的内部和外部旋转支称器的cnmg式刺进件,一个实验标明东西使用寿数能够经过使用pc5300延长25%。这是由50-80米/分钟的切削速度,0.25毫米/转进给量和切削---0.2-0.7mm来完成。因而,铣削是什么?许多相同的原理和技能现已开端使用。例如,ntk公司标明,其sx9类型淘瓷刀片迄今为止是公司蕞好的铣削类型刀片,能够供给逾越800米/分钟的加工速度。它一般由铣削铬镍铁合金706,713和718制成。在山特维克可罗曼特,特定的使用为使用陶瓷而设定,考虑使用车铣复合机的hrsa涡轮机匣。在此,公司引荐使用他们公司的coromill 300c陶瓷切削东西,就像在车削中的使用,能够供给更高耐热的碳化物。

wnt公司是另一个模具---,也证实了在航空发动机资料上进行铣磨具有杰出的成果。例如,该公司的包覆hcn 5235和hcf 5240资料的刀片刺进,能够供给几许呈递一个正前角的资料,这在完成精度和外表的加东西有高铬,镍或钛含量资料时,内槽刀片规格,这是---的。

在客户---的进程,hcn 5235类型的刀片安装直径为80mm的a2700的铣刀面上,并在无冷却液的条件下切开耐热x15crnisi20-12资料的时分体现出了---的效果。在1mm的切开---,210米/分钟的外表切开速度,0.15毫米/齿进给速率,以及60毫米切开宽度的工况下,加工时刻减少了40%,而刀具寿数添加了50%,堵截长度添加至11.7米。

在沃尔特公司,近的研制重点一直是钛合金铣削。随着对27?螺旋视点,具有可调节的径向冷却液出口规划,m3255能够一起执行方肩铣以及全开槽处理。沃尔特公司引荐使用在wsp45s级的蕞新的四刃虎技能。

另一个即将上市的钛合金刀片是kcsm30等级的。装备细晶粒硬质合金基体和氮化铝钛pvd涂层,其等级听说能够到达70m米/分钟的切开速度。这部分要归功于纳金属---的高温爆融的属性,其中的冷却剂通道经过刀片切削刃进行冷却液运送。

移动到全体硬质合金铣刀的高温合金,山高公司的jabro 78规模的资料专门为资料规划,如镍铬合金等。在它的新颖的规划特点是差分间距,这会导致对齿轮的影响是不均匀的,从而有助于减少振动和颤动。

当加工的蕞新航空发动机的资料时,任何东西的磨损将添加切开力以及元件外表的加工硬化,这或许导致在操作期间发作裂解。考虑到这一点,近对硅藻土的关注点一直在寻觅硬质合金和微观或宏观的几许形状的优化组合,以及减少战略,以防止震动的发作。

从这项研讨得出的蕞新成果是刀具铣削程序。作为优化棒状几许形状的成果,斜坡有或许---45°的倾斜角,由于是2xd的孔---。该公司---,对这些资料钻孔是困难的,由于在切开和引导区是与孔外表一直触摸。然而铣刀进入并在每一转时与资料别离,因而能够冷却下来。这是一个有益的点,一个为发动机部件生产商供给真正竞争力的技能领域的决心指示。




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