第12讲_高速切削幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 刀柄类型 HSK BT 结合部位 销面＋端面 锥度 夹紧力传递方式 简夹 简夹 刀具 HSK-63B BT40 基径 Φ38 mm Φ44.5 mm 柄部形式 空心柄 实心柄 牵引力 3.5 KN 12.1 KN 夹紧力 10.5 KN 12.1 KN 过盈量 3-10 ?m ? 锥度 1:10 7:24 HSK和BT刀柄的结构特点 高速切削加工的安全防护与实时监控系统 高速切削加工的速度相当高，当主轴转速达40000rpm时，若有刀片崩裂，掉下来的刀具碎片就象出膛的子弹。因此，对高速切削加工引起的安全问题必须充分重视。 从总体上讲，高速切削加工的安全保障包括以下诸方面：机床操作者及机床周围现场人员的安全保障；避免机床、刀具、工件及有关设施的损伤；识别和避免可能引起重大事故的工况。在机床结构方面，机床设有安全保护墙和门窗。刀片，特别是抗弯强度低的材料制成的机夹刀片，除结构上防止由离心力作用下产生飞离倾向的保证外，还要作极限转速的测定。刀具夹紧、工件夹紧必须绝对安全可靠，故工况监测系统的可靠性就变得非常重要。机床及切削过程的监测包括：切削力监测以控制刀具磨损，机床功率监测亦可间接获得刀具磨损信息；主轴转速监测以判别切削参数与进给系统间关系；刀具破损监测；主轴轴承状况监测；电器控制系统过程稳定性监测等。 高速切削刀具材料的合理选择 高速切削刀具有：金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、TiC(N)基硬质合金、超细晶粒硬质合金等。 高速加工用刀具材料必须根据所加工的工件和加工性质来选择，除需要满足技术要求外，还应满足经济性的要求。 每一品种的刀具材料都有其特定的加工范围，只能适应一定的工件材料和一定的切削速度范围，所谓万能刀具是不存在的。每一品种的刀具材料都有其最佳加工对象，也即：存在切削刀具材料与加工对象的合理匹配问题。 CBN和陶瓷刀具能胜任淬硬钢(HRC 45-65)、轴承钢(HRC 60-62)、高速钢(HRC?62)、工具钢(HRC 57-60)和冷硬铸铁等的高速精车加工，可实现以车代磨； 低硬度的高速钢刀具不能用来加工淬硬钢和冷硬铸铁等高硬度材料。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好 硬质合金中含钴量增多，其强度和韧性增加，硬度降低，适合于粗加工；含钴量减少时，其硬度及耐磨性增加，适合于精加工。但普通硬质合金刀具只适合于在较低的切削速度范围内(100-200 m/min)切削加工。 切削刀具与加工对象的物理性能匹配问题主要是指刀具与工件材料的熔点、弹性模量、导热系数、热膨胀系数、抗热冲击性能等物理性能参数要相匹配。 耐热温度：PCD700℃-800℃、PCBN1200℃-1500℃、陶瓷1100℃-1200℃、TiC(N)合金900℃-1100℃、WC超细晶粒合金为800℃-900℃ 导热系数：PCDPCBNWC合金TiC(N)合金HSS Si3N4Al2O3 热胀系数：HSSWC基合金TiC(N)Al2O3PCBN Si3N4PCD 抗热震性：HSSWC合金Si3N4PCBNPCDTiC(N)合金Al2O3 加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具材料，以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。 金刚石的导热系数为硬质合金的1.5-9倍。由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，故刀具切削部分温度低。金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，约为高速钢的1/10。因此，金刚石刀具不会产生很大的热变形。 CBN导热性高于高速钢和硬质合金。 CBN刀具的导热系数随切削温度的提高逐渐增加，可导致刀尖处切削温度的降低。 PCBN的耐热性可达到1200-1500℃，比金刚石的耐热性(700-800℃)几乎高一倍。 高速切削加工时切削温度高，其刀具的失效主要取决于刀具材料的热性能。 高速干切削、高速硬切削和高速加工黑色金属的最高速度主要受限于刀具材料的耐热性，要求刀具材料的熔点高、导热性好、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击性强。 切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。 抗粘结温度高低(与钢)为：PCBN陶瓷硬质合金HSS。 抗粘结温度高低(与镍基合金)：陶瓷PCBN硬质合金金刚石HSS 抗氧化温度高低为：陶瓷PCBN硬质合金金刚石HSS。 扩散强度大小(对钢铁)为：金刚石Si3N4PCBNAl2O3。 扩散强度大小(对钛)为：Al2O3PCBNSiCSi