切削刀具運(yùn)用廣泛 綠色環(huán)保成新趨勢

   切削刀具在工業(yè)生產(chǎn)過程中運(yùn)用廣泛?，F(xiàn)在機(jī)械加工工業(yè)水平日漸提高，行業(yè)對刀具提出了新的要求。除了工藝技術(shù)水平的提高，綠色環(huán)?？沙掷m(xù)生產(chǎn)成為了新的趨勢。

   目前刀具產(chǎn)品除了提高使用壽命外還要求減少切削時(shí)的污染，盡可能使用干切削。在不能完全取消切削液的時(shí)候，盡量做到其中只含防銹劑而無有機(jī)物，這樣可以使循環(huán)回收的成本大為降低。

   切削刀具的多樣性和使用時(shí)的工作狀態(tài)特點(diǎn)決定了選擇刀具鍍層的不同。車削和鉆孔不同，銑刀又應(yīng)考慮其斷續(xù)沖擊的特點(diǎn)。早期發(fā)展的涂層以耐磨為主要著眼點(diǎn)，以提高硬度為主要指標(biāo)。以氮化鈦為代表的此類涂層具有較高的摩擦系數(shù)，加工時(shí)與工件之間不斷摩擦將產(chǎn)生大量熱能。

   為避免刀具過熱發(fā)生變形影響加工精度和延長其使用壽命，通常使用切削液。要解決減少或免除切削液帶來的問題，刀具鍍層不僅應(yīng)使刀具具有長壽命，且應(yīng)有自潤滑的功能。類金剛石涂層的出現(xiàn)在對某些材料的機(jī)械加工方面顯示出優(yōu)勢，但經(jīng)過多年的研究表明類金剛石涂層的內(nèi)應(yīng)力高、熱穩(wěn)定性差和與黑色金屬間的觸媒效應(yīng)使SP3結(jié)構(gòu)向SP2轉(zhuǎn)變等三種缺點(diǎn)，決定了它目前只能應(yīng)用于加工有色金屬，因而限制了它在機(jī)加工方面的進(jìn)一步應(yīng)用。

    一個(gè)一般的機(jī)加工車間每年可能要消耗數(shù)千枚切削刀片。一位操作工人可能每天都要使用許多切削刀片，但卻從來沒有細(xì)想過在這些刀片背后蘊(yùn)藏的復(fù)雜科學(xué)知識。

硬質(zhì)合金刀片的成分

    與所有人造制品一樣，制造切削刀片首先要解決原材料的問題，即確定刀片材料的成分與配方?，F(xiàn)在的大部分刀片都是由硬質(zhì)合金制成，其主要成分為碳化鎢（WC）和鈷（Co）。WC是刀片中的硬質(zhì)顆粒，而Co作為結(jié)合劑可使刀片成形。

    改變硬質(zhì)合金特性較簡單的方法就是通過改變所用WC顆粒的晶粒尺寸。用粒度較大（3－5μm）的WC顆粒制備的硬質(zhì)合金材料硬度較低，比較容易磨損；用粒度較小（＜1μm）的WC顆粒則可以生產(chǎn)出硬度較高、耐磨性較好，但脆性也較大的硬質(zhì)合金材料。在加工硬度非常高的金屬材料時(shí)，采用細(xì)晶粒硬質(zhì)合金刀片可能會獲得更理想的加工效果。而另一方面，粗晶粒硬質(zhì)合金刀片在斷續(xù)切削或其他對刀片韌性要求較高的加工中性能更為優(yōu)越。

    控制硬質(zhì)合金刀片特性的另一種方法是改變WC與Co的含量比例。與WC相比，Co的硬度低得多，但韌性更好，因此，減少Co含量將獲得硬度更高的刀片。當(dāng)然，這再一次提出了綜合平衡的問題——硬度更高的刀片具有更好的耐磨性，但其脆性也更大。根據(jù)具體的加工類型，選擇適當(dāng)?shù)腤C晶粒尺寸和Co含量比，需要相關(guān)的科學(xué)知識和豐富的加工經(jīng)驗(yàn)。

    1、熱強(qiáng)度高、韌性大對數(shù)控高速切削不適應(yīng)奧氏體類不銹鋼與馬氏體類不銹鋼其硬度和抗拉強(qiáng)度不高，只相當(dāng)于40號鋼，但延伸率、斷面收縮率和沖擊值卻比較高。如，1Cr18Ni9Ti延伸率為40號鋼的210%，這樣在數(shù)控高速切削過程中就不容易被切斷，切削變形時(shí)所消耗的功相當(dāng)大。

    2、加工硬化趨勢強(qiáng)對數(shù)控車削不利在數(shù)控高速車削的過程中，由于刀尖對工件材料擠壓的結(jié)果使切削區(qū)的金屬產(chǎn)生變形，晶內(nèi)發(fā)生滑移，晶格畸變，組織致密，機(jī)械性能也隨著發(fā)生變化，一般切削硬度也能增加2～3倍。數(shù)控切削后加工硬化層深度可以從幾十微米到幾百微米不等，因此次走刀所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象又妨礙了下一次走刀時(shí)的切削，并且加工硬化層的高硬度導(dǎo)致刀具特別容易磨損。圖片

    3、切屑的粘附性強(qiáng)、導(dǎo)熱差對數(shù)控切削有影響在數(shù)控切削過程中，切削碎屑很容易牢固地粘附或熔著在刀尖和刀刃上，形成積屑瘤，造成工件加工表面的表面粗糙度惡化，同時(shí)增加切削過程中的振動，加速刀具磨損。而且大量的切削熱無法及時(shí)傳導(dǎo)出來，甚至切削產(chǎn)生的熱量也無法傳導(dǎo)到切屑的整體上，造成傳入刀具總熱量比普通碳素鋼多3～5倍，使切削刃在高溫下失去切削性能。在數(shù)控切削過程中，所產(chǎn)生的大量熱能未能迅速排出，必然會傳遞給刀具，使切削部位溫度升高。