刀片研发助力高温合金车削的发展!
更新时间:2017.03.11 新闻来源:http://www.304kos.com
在谈到车削高温合金时,由于其加工方法不只一种,“加工方法”往往成为关键字。高温合金材料对机床的要求可能是最高的。在这一领域,切削刀具和应用知识已历经了长时间的发展,有助于为高温合金车削的加工性能和加工结果再上新台阶而铺平道路。 新研发的独特的刀具材料与切削槽形的组合填补了这一领域的空白。
挑战:可加工性较差
高温合金(HRSA)对机床的要求很高,原因在于这类材料在高温下有很高的强度。 这些性能使其作为零件材料颇具优势,但是由于其机械负荷高,切削刃上存在大量切削热,因此意味着其可加工性很差。 典型高温合金材料的具体切削力(是直接衡量切削材料难以加工程度的一种标准)几乎是典型钢材切削力的两倍。 镍基、铁基或钴基合金都具有其独特的性能,可用于航空航天、能源和医疗行业,其性能只有接近其熔点温度时才有较大改变。 但从可加工性方面来看,这也意味着:
-所需功率更高;
-需要超稳定的加工工况;
-对切削刃的要求很高;
-优化的冷却液应用;
- 在应用中选择最适合的刀具。
切削刃受到高应力、高应变和高热量的组合影响时,很容易生成诸多有害的磨损。 很大的压缩力和剪切力会作用于切削刃上,使其容易受到破坏性的影响。 更为糟糕的是,高温合金材料加工表层易于硬化,这可能会引起其它类型的磨损,会导致在零件上形成过多毛刺,并使后续的工序变得更加困难。
在加工高温合金材料时,切削速度自然是有限的,因此,加工时必须保持远低于大多数工件材料的切削速度。 在加工高温合金材料时,要综合考虑切削参数:速度、进给量和切削深度,这些切削参数直接决定一个工序是否能顺利完成。
在加工之前需要认真规划高温合金材料的加工工艺,因为这是关键性的决定因素。 首先要考虑到工件材料的状态,是铸件、锻件、还是棒材,是热处理件、固溶化热处理件、还是材料已经时效等,这些都会影响刀具和加工方法的选择。 工件表面是变化的,影响加工的主要是硬度,硬度变化范围为HRC30-50。 高温合金车削的加工策略还必须满足以下一些要求:组成形式、加工的不同阶段(粗加工、半精加工还是精加工)。
切削刃的选择对加工效率的影响
影响高温合金材料切削作用的首要因素就是切削刃加工工件的方法。 结合刀片槽形,切削刃的进入角是获得高刀具性能、长使用寿命、高安全性和理想加工结果的决定因素。 通常会根据切削要求选择刀片形状,但事实上,采用小的进入角有助于提高刀具性能和寿命,这绝对是应用中很重要的组成部分。因此,刀片材质的选择部分与进入角的大小有关。 除此之外,进入角还影响磨损类型,主要是沟槽磨损,其沟槽大小会影响到加工结果,导致刀具过早到寿命。 了解了正确的应用方法也意味着可以选择能实现更高生产效率的刀片材质。
圆形刀片具有最强壮的切削刃,通过改变切深,主偏角是变化的,当然,切深要合理,最大深度达刀片直径的四分之一。 为达到更大切削深度,最好使用具有恒定的45°进入角的方形刀片。 对于较小的切削深度,精加工时切削深度不是问题,可提高进给率,以获得足够厚的切屑,同时可提高生产效率。 一般来说,对于精加工而言,刀尖半径应总是尽可能要大些。 为了尽可能减少沟槽磨损趋势,应该考虑到在进刀或转角处刀片的滚动动作的编程问题。 此外,为进一步均匀分配切削刃上的荷载,坡走和多次走刀是非常有利的。
对于车削工序,如车削进入拐角,使用菱形80°刀片是很理想的,可通过使用带有特殊倒角拐角的刀片限定进入角。 山特维克可乐满已经开发出了专用于高温合金车削的Xcel型刀片。 与圆刀片相比,该类刀片在有限空间内具有较好的可达性和较大的进给量,其进入角可以尽可能减少沟槽磨损,同时提供均匀的切屑厚度和较低的径向力。 通过这种方法,Xcel型刀片提供了具有93°刀具的可达性优势和45°进入角优势的解决方案,其切削深度适用于半粗加工工序。
专用刀具材料的必需性
根据高温合金材料的特定需求,刀片材质和槽形需要搭配使用。 切削刃必须具有较高的硬度、适当的韧性和充分的涂层粘合性。 加工这种材料的可转位刀片要具有以下特性:正前角刀片槽形、锋利但强壮的切削刃以及相对开放的断屑槽。
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