加工刀紋

產(chǎn)品和機(jī)床

有著人造板機(jī)械行業(yè)技能“珠峰”美譽(yù)的連續(xù)壓機(jī)的重要零件熱壓板，其韌硬資料耐熱合金鋼硬度要求400HB以上；具有7 000mm×2 650mm（長(zhǎng)×寬）的大平面標(biāo)準(zhǔn)和橫向平面度0.015mm/全長(zhǎng)一級(jí)平板、縱向平面度0.1mm/全長(zhǎng)三級(jí)平板、厚度公役±0.03mm、表面粗糙度值Ra＝0.8μｍ以下的要求。因而成為規(guī)劃中的重中之重，工藝中的難中之難。如圖１所示。              

加工重任落在了“精密、大型、數(shù)控”機(jī)床之一沈陽(yáng)機(jī)床12m數(shù)控龍門(mén)銑床上，啟用二年的技改項(xiàng)目12m數(shù)控龍門(mén)銑床已過(guò)磨合期進(jìn)入精度”平板特點(diǎn)的熱壓板是對(duì)機(jī)床精度的一次實(shí)例查驗(yàn)，但即便在試切加工之初，問(wèn)題就頻出，加工后的平面有正紋、網(wǎng)紋、反紋、接刀和橢圓內(nèi)凹等表面質(zhì)量差、平面度精度不合格等現(xiàn)象，所以課題攻關(guān)在所難免。

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機(jī)床精度成因

12m數(shù)控龍門(mén)銑床精度由4根軸（即線軌X、橫梁Y、滑枕Z和主軸S）及互相間的幾何公役構(gòu)成。

（1）機(jī)床的XY平面由兩根直線導(dǎo)軌組成，因?yàn)槟軌蜻x用的水平儀和準(zhǔn)直儀并根底可調(diào)，其XY平面的水平度和X軸的直線度是可調(diào)整項(xiàng)，依托調(diào)整能夠確保達(dá)到較高的精度，一起它也是其他平面和軸的基準(zhǔn)，為重要。是熱壓板縱向平面度0.1mm的確保。

（2）機(jī)床的橫梁Y軸，一是要求與XY平面平行，因?yàn)闄M梁自重下?lián)虾皖A(yù)留磨損，Y軸被規(guī)劃成單波中高，所以這項(xiàng)精度是不行調(diào)整項(xiàng)，依托Y軸的中高操控和立柱的等高加工確保平行，是熱壓板橫向平面度0.015mm和厚度±0.03mm的確保；二是與X軸的筆直，此項(xiàng)是可調(diào)整項(xiàng)，經(jīng)過(guò)調(diào)整來(lái)確保精度。

（3）機(jī)床的滑枕Z軸，有著與XY平面雙向筆直的要求，即Z軸在XZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度，此項(xiàng)為不行調(diào)整項(xiàng)，依托加工確保精度，Z軸在YZ軸平面內(nèi)與XY平面的筆直度是可調(diào)整項(xiàng)，依托調(diào)整來(lái)確保精度。

（4）機(jī)床的主軸S軸，也有著與Z軸雙向平行的要求，即S軸在XZ平面與Z軸平行，S軸在YZ平面內(nèi)與Z軸平行，此兩項(xiàng)為不行調(diào)整項(xiàng)，有必要依托加工確保。

從以上剖析可出看出：①工件容易實(shí)現(xiàn)精度的定位是XY平面和X軸，也是機(jī)床悉數(shù)精度的基準(zhǔn)。②因?yàn)椴恍姓{(diào)整項(xiàng)依托機(jī)床制造進(jìn)程加工確保，所以機(jī)床是否的要點(diǎn)是對(duì)不行調(diào)整項(xiàng)精度的進(jìn)程檢測(cè)和鏟刮研修，杜絕終究插補(bǔ)修整的貓膩。③要點(diǎn)操控Y軸微量（＜0.02mm）中高單波型線。④在S軸和Z軸的調(diào)整次序上，單從大面加工和接刀來(lái)說(shuō)，在調(diào)整與XY平面的雙向筆直度時(shí)以S軸為優(yōu)先。⑤充沛依托可調(diào)整項(xiàng)的可調(diào)整，經(jīng)過(guò)檢測(cè)和觀察加工刀紋，彌補(bǔ)進(jìn)步機(jī)床精度。

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從刀紋窺破機(jī)床精度

因?yàn)闄C(jī)床的在時(shí)效中不知不覺(jué)失掉，在熱壓板加工之初，在大平面構(gòu)成了一些較為典型的刀紋和接刀亂象，經(jīng)過(guò)觀察從中能夠剖析機(jī)床精度問(wèn)題和成因。如圖2所示。

（1）正紋。由刀盤(pán)正傾引起，正紋加工的長(zhǎng)處是刀紋一致漂亮、后不拖刀單次切削、刀具磨損少，缺陷是因?yàn)榈侗P(pán)歪斜，刀路中心構(gòu)成橢圓內(nèi)凹。

（2）反紋。由刀盤(pán)負(fù)傾引起，反紋加工的缺陷是后拖刀兩次切削、刀具磨損大，同樣因?yàn)榈侗P(pán)歪斜，刀路中心構(gòu)成橢圓內(nèi)凹。

（3）網(wǎng)紋。由刀盤(pán)傾角為0時(shí)引起，是真實(shí)的平面加工，但缺陷是網(wǎng)紋較亂不漂亮，也有拖刀磨損。

（4）接刀。在粗加工時(shí)能夠是切削反彈、熱變形等要素引起，但在精加工時(shí)一定也有刀盤(pán)的歪斜原因，構(gòu)成臺(tái)階型接刀，嚴(yán)重時(shí)破壞了平面度、表面粗糙度和漂亮度。而刀盤(pán)歪斜實(shí)際上是由S軸與XY平面雙向筆直度引起，那么是哪些終究要素導(dǎo)致的呢？而如何只構(gòu)成有利的正紋減磨、微接刀和小凹面，是咱們觀察和剖析刀紋后要揣度和解決進(jìn)步機(jī)床精度問(wèn)題的所在。

從圖2能夠看出刀紋從正紋、網(wǎng)紋及反紋的改變，其實(shí)暗示出Y軸的爬高落低的曲折走向，在對(duì)Y軸的準(zhǔn)直丈量中發(fā)現(xiàn)如圖的折線改變，Y軸直線差錯(cuò)并不大于0.03mm，但其折線特征使刀盤(pán)歪斜卻是刀紋構(gòu)成亂紋的原因，因?yàn)閅軸的直線度是不行調(diào)整項(xiàng)，有必要經(jīng)過(guò)機(jī)械批改，一起可微量加大刀盤(pán)在YZ平面內(nèi)的正傾角，確保全長(zhǎng)構(gòu)成的正刀紋。

從圖3咱們能夠看出接刀痕是臺(tái)階型，其實(shí)暗示由刀盤(pán)歪斜即S軸在XZ平面內(nèi)與XY平面不筆直引起的，在甩表丈量中也證實(shí)了此項(xiàng)差錯(cuò)的存在，而刀盤(pán)越大，臺(tái)階越大。因?yàn)榇隧?xiàng)精度也是死項(xiàng)，硬質(zhì)合金刀具制造，有必要經(jīng)過(guò)機(jī)械批改，因?yàn)闊o(wú)法悉數(shù)消滅筆直度差錯(cuò)，微量加大刀盤(pán)在YZ平面內(nèi)的正傾角，一是構(gòu)成一個(gè)方向的正紋；二是構(gòu)成相鄰兩內(nèi)凹橢圓，確保為微量相交型手感光滑的接刀，也能夠看出，如果相鄰刀路重合越多，接刀高度就越小，在1/2重合時(shí)蕞小。

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效果和定論

（1）一個(gè)合格的技師應(yīng)該熟悉和掌握機(jī)床精度的成因和各軸的精度凹凸次序，并能在加工刀紋和接刀痕中判斷出影響機(jī)床精度的要素所在，涂層硬質(zhì)合金刀具，經(jīng)過(guò)反饋保護(hù)機(jī)床至狀態(tài)，作出習(xí)慣機(jī)床精度的定位和走刀方向挑選，進(jìn)步產(chǎn)品加工質(zhì)量。

（2）在熱壓板大平面加工的實(shí)例中，首先要檢測(cè)和操控Y軸直線度和曲線類(lèi)型，確保其中高不大于0.02mm的單波弧線，確保主軸S在XZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度在0.008mm之內(nèi)，并適當(dāng)調(diào)整主軸S在YZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度，硬質(zhì)合金刀具，有意使其微量正傾，結(jié)合鎖定Z軸、Y軸向進(jìn)刀單向、相鄰刀路重合足夠大等辦法，從而構(gòu)成質(zhì)量較高的正紋和微量相交型平滑接刀痕的XY平面加工。

（3）裝上角銑頭，首先留意其雙向筆直也是不行調(diào)整項(xiàng)。然后同樣能夠推理在XZ和YZ平面加工中機(jī)床精度與刀紋和接刀的關(guān)系，舉一反三，快速找到問(wèn)題和進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量的辦法。

（4）課題攻關(guān)的終究效果是經(jīng)過(guò)刀紋剖析，得到機(jī)床精度問(wèn)題的斷定和修正，從而使得熱壓板的平面加工順暢達(dá)到規(guī)劃要求。

車(chē)刀材料的選擇

車(chē)刀材料的選擇

刀桿兩部分組成，刀桿一般是用碳素結(jié)構(gòu)鋼制成。由于刀頭擔(dān)任切削作業(yè)，因此刀頭資料有必要具有下列根本功能：

      1）冷硬性。車(chē)刀在常溫時(shí)具有較高的硬度，即車(chē)刀的耐磨性。

      2）紅硬性。車(chē)刀在高溫下保持切削所需的硬度，該溫度的蕞高值稱(chēng)為"紅熱硬度"。

      3）耐性。車(chē)刀切削部分接受轟動(dòng)和沖擊負(fù)荷所具有的強(qiáng)度和硬度。

      車(chē)刀資料的以上三種功能是彼此聯(lián)絡(luò)、彼此制約的，在具體選用時(shí)，要根據(jù)工件資料的功能和切削要求分析選用，同時(shí)還要結(jié)合車(chē)刀資料在價(jià)格、工藝功能方面加以考慮，硬質(zhì)合金刀具優(yōu)點(diǎn)，以便于以較低的本錢(qián)加工、刃磨和焊接制作車(chē)刀。

      目前用來(lái)作車(chē)刀切削部分的資料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金和非金屬資料，碳素東西鋼、合金東西鋼多用作鉆頭、絲錐等東西，用作車(chē)刀的較少?，F(xiàn)別離介紹作車(chē)刀刀頭的兩種主要資料：高速鋼及硬質(zhì)合金。

一、高速鋼

      高速鋼是一種含鎢、鉻、釩較多的合金鋼，又叫鋒鋼、風(fēng)鋼或白鋼。常用的有Wl8Cr4V及W9Cr4V2兩種牌號(hào)。其間用得多的是Wl8Cr4V高速鋼。它們的化學(xué)成分如表4-2所示。

      高速鋼資料分為帶黑皮的高速鋼和表面磨光的高速鋼兩種。前者是未經(jīng)熱處理的高速鋼，后者是經(jīng)熱處理的高速鋼。高速鋼硬度較高，具有必定的紅熱硬性，耐性和加工功能均較好。高速鋼車(chē)刀制作簡(jiǎn)略，刃磨方便，容易磨得鋒利。由于高速鋼耐性好，常用于加工一些沖擊性較大、形狀不規(guī)則的零件，它也常用于制作精車(chē)刀，但因紅硬性不如硬質(zhì)合金，故不宜用于高速切削。

二、硬質(zhì)合金

      硬質(zhì)合金是由難熔資料的碳化鎢、碳化鐵和鈷的粉末在高壓下成形，經(jīng)l350～1560"（2高溫?zé)Y(jié)而成的資料，具有極高的硬度，僅次于陶瓷和金剛石。硬質(zhì)合金的紅硬性很好，在1000℃左右仍能保持杰出切削功能；具有較高的運(yùn)用強(qiáng)度，其抗彎強(qiáng)度可高達(dá)1000--1700MPa，但脆性大、耐性差、怕震，以上這些缺點(diǎn)可通過(guò)刃磨合理的角度加以克服，因此，硬質(zhì)合金現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用。

刀具涂層技術(shù)，為你的運(yùn)用技術(shù)加冕

切削刀具表面涂層技術(shù)是近幾十年應(yīng)市場(chǎng)需求展開(kāi)起來(lái)的材料表面改性技術(shù)。選用涂層技術(shù)可有用前進(jìn)切削刀具運(yùn)用壽數(shù)，使刀具獲得尤秀的歸納機(jī)械功用，然后大幅度前進(jìn)機(jī)械加工功率。

涂層的效果

1、前進(jìn)硬質(zhì)合金的耐磨性功用；

2、前進(jìn)抗癢化功用；

3、減小抵觸；

4、前進(jìn)抗金屬疲勞功用；

5、添加抗熱沖擊性。

涂層的特色

1、力學(xué)和切削功用好。

涂層刀具將基體材料和涂層材料的尤秀功用結(jié)合起來(lái)，既堅(jiān)持了基體出色的耐性和較高的強(qiáng)度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低抵觸系數(shù)。因而，涂層刀具的切削速度與未涂層的比較，切削速度可前進(jìn)2~5倍，運(yùn)用涂層刀具可以獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

2、通用性強(qiáng)。

涂層刀具通用性廣，加工規(guī)模明顯擴(kuò)展，一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具運(yùn)用，因而可以大大減少刀具的種類(lèi)和庫(kù)存量，簡(jiǎn)化刀具處理，下降刀具和設(shè)備本錢(qián)。

涂層的分類(lèi)

依據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相堆積，涂層刀具、物理氣相堆積，涂層刀具及混合工藝及組合技術(shù)。CVD涂層原理如圖a所示，PVD涂層原理如圖b所示?；旌瞎に囀堑入x子輔助CVD技術(shù)與傳統(tǒng)的PVD技術(shù)進(jìn)行有用的結(jié)合。比方先堆積傳統(tǒng)的CrN硬質(zhì)涂層，再在上面堆積一層用于減少抵觸的DLC涂層。組合技術(shù)是涂層前對(duì)東西或零部件的表面層進(jìn)行氮化，可以前進(jìn)涂層的成效。

CVD涂層，堆積溫度在1 000℃左右，可以涂覆耐磨損性優(yōu)異的TiCN、耐熱性非常優(yōu)異的Al2O3厚膜，因而在發(fā)生高溫的高速、高功率切削加工中能顯示出長(zhǎng)壽數(shù)，CVD涂層如圖a所示。

PVD涂層，堆積溫度在500℃左右，一般用在與無(wú)涂層硬質(zhì)合金、高速鋼相同或較高速的切削速度條件下，以延伸刀具壽數(shù)為政策。對(duì)基體限制少、損害小，因而特別合適用于要求耐磨損性、耐崩刃性的刀具，也適用于要求尖銳刃口的低進(jìn)給加工與精加工或螺紋加工東西等，PVD涂層如圖b所示。

金剛石涂層選用CVD（化學(xué)蒸鍍法）在硬質(zhì)合金基體上組成。組成的涂層具有與天然金剛石相匹敵的硬度與導(dǎo)熱系數(shù)，在非鐵材料的加工中發(fā)揮著優(yōu)異的功用。金剛石涂層刀具因?yàn)槠涑錾那邢鞴τ?，在切削加工范疇具有寬廣的運(yùn)用前景，是加工石墨、金屬基復(fù)合材料、高硅呂合金及許多其他耐磨蝕材料的志向刀具，目前其主要運(yùn)用范疇是轎車(chē)和航空航天工業(yè)。金剛石涂層刀具的安排如下圖所示。

金剛石涂層刀具安排

依據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類(lèi)，即“硬”涂層刀具和“軟”涂層刀具?！坝病蓖繉拥毒邔で蟮闹饕呤歉叩挠捕群湍湍バ裕渲饕L(zhǎng)處是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂層?！败洝蓖繉拥毒呤沁x用固體潤(rùn)滑劑如MoS2、WS2等制備的刀具，“軟”涂層尋求的政策是低抵觸系數(shù)，也稱(chēng)為自潤(rùn)滑刀具，它與工件材料的抵觸系數(shù)很低，只要0.1左右，可減小粘、減輕抵觸、下降切削力和切削溫度。

涂層的結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)多年的展開(kāi)，涂層的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了許多改動(dòng)，有了很大的改進(jìn)。在涂層技術(shù)中，通常有以下五種不同的結(jié)構(gòu)：

1、單層結(jié)構(gòu)

望文生義，這種結(jié)構(gòu)只要一層涂層。當(dāng)我們?cè)陲@微鏡下觀察這種結(jié)構(gòu)時(shí)，可以看見(jiàn)一些長(zhǎng)柱形涂層結(jié)構(gòu)。這種涂層很簡(jiǎn)單涂覆，但也很簡(jiǎn)單發(fā)生裂紋和破損。想象一下，當(dāng)一個(gè)球擊中一束柱體時(shí)，這些柱體就會(huì)開(kāi)始倒下，而裂紋簡(jiǎn)單就能貫穿涂層，抵達(dá)基體。

2、多層結(jié)構(gòu)

多層結(jié)構(gòu)是由許多不同的單層結(jié)構(gòu)互相堆疊在一起構(gòu)成的。表面花紋鋼就是歷使上此類(lèi)結(jié)構(gòu)的一個(gè)比如。多層結(jié)構(gòu)涂層可將幾種涂層材料的特性結(jié)合在一起，形成耐性與硬度俱佳的表面。

3、納米多層結(jié)構(gòu)

納米多層結(jié)構(gòu)與多層結(jié)構(gòu)本質(zhì)上相同，但其層厚卻要薄得多：涂層厚度僅為原子級(jí)水平。

4、納米復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)

納米復(fù)合涂層選用了與硬質(zhì)合金刀具相似的技術(shù)。這種納米結(jié)構(gòu)將粘結(jié)相（例如硬質(zhì)合金中的鈷）的耐性與納米復(fù)合涂層的硬度結(jié)合在一起。

5、梯度結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)的涂層功用具有漸變性：涂層中心部分較軟而賦有彈性，而在接近表層時(shí)則變得堅(jiān)固而耐磨。

涂層的選用

為了更好地挑選和展開(kāi)刀具及零部件的蕞佳成效，需求區(qū)分其主要及特定的磨損性和失效機(jī)理。磨損、粘附、腐蝕和疲勞都視為磨損機(jī)理，而且都取決于實(shí)踐的運(yùn)用。經(jīng)歷指出，材料的抵觸和磨損都不是材料的原因，而是整個(gè)體系的原因。因而，在挑選涂層前就必須剖析整個(gè)抵觸體系，包含零部件的技術(shù)功用、抗壓力規(guī)模以及磨損機(jī)理的類(lèi)型。

硬質(zhì)合金涂層的運(yùn)用舉例

1、切削東西：鉆頭、刀片等。

2、耐磨東西，包含各種金屬模具、沖頭、軋輥、切開(kāi)刀具等

涂層展開(kāi)前景

其時(shí)切削工業(yè)依然面臨著各種問(wèn)題，其間用戶要求越來(lái)越高以及要切削的材料特性這兩方面問(wèn)題尤為杰出。

來(lái)歷：《硬質(zhì)合金刀具涂層的現(xiàn)狀及展開(kāi)方向》

涂層是處理這些新難題的有用手段，涂層對(duì)硬質(zhì)合金壽數(shù)的影響程度遠(yuǎn)超過(guò)基體本身對(duì)壽數(shù)的影響程度，涂層技術(shù)的展開(kāi)方向?qū)⑹牵?/p>

1、下降涂層工藝溫度

2、增強(qiáng)?；Y(jié)合力

3、研發(fā)更強(qiáng)韌的涂層材料

4、更加簡(jiǎn)單易控的涂層工藝裝備

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