數(shù)控刀片標(biāo)準(zhǔn)-數(shù)控刀片-非標(biāo)數(shù)控刀片定做

高速車削tc4鈦合金硬質(zhì)合金刀片槽型對刀具磨損的影響

 tc4鈦合金具有比強度高、高溫?zé)釓娦院湍蜔峁δ芨摺⒖垢�蝕性好等尤秀功能，因而成為航空航天工業(yè)中應(yīng)用前景極其寬廣的資料。一起，因為化學(xué)活性大、變形系數(shù)小、熱傳導(dǎo)率低一級特色又使其成為一種典型的難加工資料。現(xiàn)在，硬質(zhì)合金是切削tc4鈦合金的首要刀具資料，且可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的使用越來越廣泛。在加工過程中，可轉(zhuǎn)位刀片的槽型對切削過程有很大影響，---學(xué)者對刀片槽型對切削加工的影響進(jìn)行了深入的研討，波蘭學(xué)者grzesik對三維槽型刀具切削鋼材的切屑折斷機理進(jìn)行了研討，發(fā)現(xiàn)對觸摸面的控制是影響切屑折斷的一個重要因素。中山一雄以為:切屑受擠壓而彎曲是因為斷屑槽施加彎矩---的結(jié)果，并以為斷屑槽型的不同會導(dǎo)致斷屑功能的不同。worthington等人研討了棱帶寬度在切削過程中的斷屑---，并給出棱帶的寬度范圍，一起給出了切屑彎曲半徑。方寧研討了刀片槽型對斷屑功能的影響，并應(yīng)用多重線性辦法，建立了兩種預(yù)測新型刀片斷屑功能的數(shù)學(xué)模型。

 綜上所述，數(shù)控刀片標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在對切削加工中槽型對切削影響的研討首要集中在斷屑方向。事實上，刀片的槽型對刀片本身的磨損也有很大影響，---是高速切削tc4鈦合金時刀具磨損很快，此刻，槽型對刀片磨損的影響就顯得更為---。本文選用山特維克可樂滿cnmg120408刀片的sm和qm兩種槽型進(jìn)行研討，通過實驗來比照剖析不同切削速度下兩種槽型刀片的磨損特色。

 1 實驗設(shè)備及條件

 1.1 實驗設(shè)備

 實驗選用的是沈陽地一機床廠出產(chǎn)的數(shù)控車床cak6150(如圖1)，其主軸蕞大轉(zhuǎn)速為1800r/min。

 刀片磨損的觀測選用基恩士vhx-1000c型超景深三維顯微體系(如圖2)。

 1.2 刀片的幾許參數(shù)及槽型特征

 實驗選用刀片的商標(biāo)為h13a，它是山特維克可樂滿公司針對鈦合金及耐熱合金切削開發(fā)的一種新型細(xì)晶硬質(zhì)合金刀具商標(biāo)，具有---的耐磨粒磨損性和韌性，適用于鈦合金的車削加工。

 刀片型號為cnmg120408，其安裝后的刀具幾許參數(shù)如表1。

 實驗選用了cnmg120408的兩種槽型，即qm槽型和sm槽型刀片進(jìn)行比照研討。兩種刀片槽型的結(jié)構(gòu)特征如圖3所示，它們的前角均為15°，qm槽型選用波濤形槽背，一起它具有較大的棱帶寬度，寬深比較小。sm槽型的棱帶寬度較小，---可以忽略，因而刀刃比較尖利，槽型較陡峭，寬深比較大。

 1.3 實驗方案

 tc4鈦合金常用切削速度為40～50m/min，為深入研討高速車削時刀片槽型對刀具磨損的影響規(guī)律，實驗選擇兩種不同的切削速度進(jìn)行比照剖析，其切削速度分別為：95m/min、139m/min。詳細(xì)切削條件如表2所示。

 2 實驗結(jié)果及剖析

 2.1 切削速度為95m/min時刀具磨損的形狀

 圖4為切削速度95m/min時兩種槽型刀片的磨損情況。在前刀面上，兩種槽型刀片的磨損描摹首要是月牙洼磨損，qm槽型刀片磨損更為-，---察到刀具資料因為高溫發(fā)生了塑性變形。在后刀面上，因為鈦合金的回彈較大，后刀面和工件的觸摸應(yīng)力增大，切削區(qū)的溫度升高，因而刀具后刀面的磨損比切削其他資料時要相對-一些。由圖4可知，兩種槽型刀片中qm槽型刀片后刀面磨損比sm槽型刀片-得多，可以顯著觀察到刀具資料高溫軟化后工件資料中的硬質(zhì)點在刀具上劃擦發(fā)生的犁溝，一起可見因為高溫使刀具資料發(fā)生塑性變形引起的粘結(jié)磨損。sm槽型刀片的后刀面磨損較輕，僅發(fā)生了較小的機械磨損，未見顯著犁溝

 圖5為兩種槽型刀片在切削速度95m/min時的磨損曲線，可以看出，在切削初始階段qm槽型刀片磨損稍大，跟著切削的持續(xù)，sm槽型刀片有很長的一段正常磨損階段，切削旅程到達(dá)1400m后，后刀面磨損量仍小于0.15mm。qm槽型刀片的正常磨損階段要短得多，后刀面磨損量在切削旅程為1300m時到達(dá)0.25mm，此后刀具磨損加重，進(jìn)入急劇磨損階段，切削旅程到達(dá)1400m時后刀面磨損量已---0.5mm。在切削速度為95m/min時sm槽型刀片的磨損顯著小于qm槽型刀片，sm槽型刀片具有---的切削功能。

 2.2 切削速度為139m/min時刀具磨損的形狀

 圖6為切削速度為139m/min時兩種槽型刀片的磨損情況。兩種槽型刀片在前刀面上的月牙洼磨損均較為-，且均---察到高溫引起的塑性變形。在后刀面上，兩種槽型刀片均能顯著觀察到因為高溫發(fā)生的粘結(jié)磨損和刀具資料高溫軟化后發(fā)生的犁溝磨損，且sm槽型刀片的后刀面磨損較重。

 圖7為兩種槽型刀片在切削速度為139m/min時的磨損曲線，可以看出，在切削初始階段，兩種槽型刀片磨損大致相同，跟著切削的持續(xù)，兩種槽型刀片的磨損均較快，首要原因是高速切削時刀具與工件觸摸頻率增大，刀尖的散熱時刻縮短，導(dǎo)致切削區(qū)的溫度急劇添加，刀具磨損速度加快。與切削速度為95m/min時不同，此刻qm槽型刀片磨損相對較小，切削旅程到達(dá)300m曾經(jīng)刀具的磨損都比較平穩(wěn)，為正常磨損階段，而sm槽型刀片在切削旅程到達(dá)250m時就進(jìn)入了急劇磨損階段，正常磨損階段較短。與切削速度為95m/min時相比，兩種槽型刀片的磨損均敏捷得多。sm槽型刀片的后刀面磨損量到達(dá)0.3mm時，切削旅程不足450m，刀具使用壽命比切削速度為95m/min時大幅下降。qm槽型刀片的后刀面磨損量到達(dá)0.3mm時，切削旅程約為500m，刀具使用壽命不及切削速度為95m/min時的一半。在整個磨損過程中qm槽型刀片的磨損小于sm槽型刀片，此刻qm槽型刀片具有---的切削功能。

 2.3 兩種切削速度下兩種槽型刀片功能差異的剖析

 比較圖5和圖7不難發(fā)現(xiàn)，兩種槽型刀片在兩種切削速度下的切削功能體現(xiàn)恰好相反。在相對較低的95m/min切削條件下，sm槽型要比qm槽型刀片的切削功能好，而在相對較高的139m/min切削條件下，結(jié)果相反，qm槽型刀片的磨損一向小于sm槽型刀片。

 如圖3所示，剖析sm槽型與qm槽型的區(qū)別可知，sm槽型刀片刃口尖利，刀尖體積較小，qm槽型刀片刃口粗鈍，刀尖體積較大。在切削過程中切削區(qū)的溫度是影響刀具磨損機理與速率的決定性因素，而切削區(qū)的溫度又由切削時切削熱的發(fā)生速率與散出速率一起決定。換言之，切削時單位時刻發(fā)生的熱量經(jīng)切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)散出后，留存在切削區(qū)內(nèi)的熱量決定了其切削溫度，進(jìn)而決定了刀具的磨損機理與速率。

 選用95m/min的切削速度時，因為sm槽型刀片刃口尖利，切屑早年刀面流出更順暢，摩擦熱發(fā)生較少，切削區(qū)內(nèi)刀尖處的溫度相對較低，因而sm槽型刀片磨損較少。

 當(dāng)選用139m/min的切削速度時，高速切削條件下兩種槽型刀片發(fā)生切削熱的速率均遠(yuǎn)高于較低的95m/min速度時的切削加工，此刻切削區(qū)的散熱條件對切削區(qū)溫度的影響------出來。在干切削時切削熱的傳出途徑除掉切屑和工件散熱外，刀具散熱是切削熱傳出的重要途徑，---是關(guān)于導(dǎo)熱性不好的鈦合金零件，其工件散熱較慢，刀具散熱就顯得更為重要。此刻，sm槽型刀片雖然產(chǎn)熱較少，但其散熱條件相對更差，qm槽型刀片雖然產(chǎn)熱較多，但其粗鈍的刃口和較大的刀尖體積------了散熱條件，這樣，在切削熱的發(fā)生與散出這對對立中，qm槽型刀片勝出，qm槽型刀片在切削區(qū)內(nèi)刀尖處的溫度低于sm槽型。一起，此刻兩種槽型刀片的切削溫度都遠(yuǎn)高于95m/min時的切削溫度，粘接磨損成為此刻刀具的首要磨損方式。qm槽形刀片刃口粗鈍，更有利于抵抗工件資料的粘接，然后減小刀具的磨損。因而，在切削速度為139m/min時，qm槽形刀片體現(xiàn)出---的切削功能。

非晶合金涂層在加工刀具上的應(yīng)用

       近年來，跟著研討的不斷深入，加工技能高、低能耗的特色逐漸受到重視，并在航空航天范疇得到廣泛應(yīng)用。加工技能包括加工機床、加工刀具和加工工藝等方面。《非晶中國工業(yè)開展咨詢》主要從加工刀具的資料涂層技能方面進(jìn)行介紹，給非晶態(tài)合金應(yīng)用提供新的方向和思路。

加工及對刀具的高要求

       加工(high performancemachining，hpm)是在---零件精度和的前提下，經(jīng)過對加工進(jìn)程的優(yōu)化和進(jìn)步單位時刻資料切除量來進(jìn)步加工功率和設(shè)備利用率、下降生產(chǎn)成本的一種高功能加工技能。在加工體系中，刀具是完成切削加工的工具，直觸摸摸工件并從工件上切去一部分資料，使工件得到契合技能要求的形狀、尺度精度和外表。在整個加工進(jìn)程中，刀具直接與工件觸摸，會呈現(xiàn)-的刀具磨損現(xiàn)象，因而刀具也是加工進(jìn)程中的一大消耗品。刀具技能的內(nèi)涵包括刀具資料技能、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計和成形技能、刀具外表涂層技能等，也包含了上述單項技能歸納交叉形成的高速刀具技能、刀具---性技能、綠色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作為機械制作工藝配備中重要的一類基礎(chǔ)部件。

       刀具在切削進(jìn)程中承受深重的負(fù)荷，包括高的機械應(yīng)力、熱應(yīng)力、沖擊和振蕩等，如此-的工作條件對刀具功能提出了高要求。挑選刀具資料、設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)、開展刀具涂層和高功能刀具技能成為進(jìn)步切削加工水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。《非晶中國工業(yè)開展咨詢》主要從刀具涂層技能等方面對刀具進(jìn)行介紹，以促進(jìn)---刀具的開發(fā)，為進(jìn)步制作技能水平發(fā)揮應(yīng)有的---。

加工刀具的外表涂層

       刀具外表涂層以增效和---為目的，是將耐高溫、耐磨損的資料涂覆在刀具基體資料外表。涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學(xué)反應(yīng)，從而減少了刀具的月牙槽磨損。涂層刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化學(xué)功能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低一級特性。現(xiàn)在，常用的刀具涂層辦法有化學(xué)氣相堆積法(cvd)、物---相堆積法(pvd)、等離子體化學(xué)氣相堆積法(pcvd)、熱噴涂法和離子束輔助堆積法(ibad)，其中以pvd和cvd應(yīng)用為廣泛。

       刀具的涂層技能現(xiàn)在現(xiàn)已成為進(jìn)步刀具功能的關(guān)鍵技能。在涂層工藝方面，cvd依然是可轉(zhuǎn)位刀片的主要涂層工藝，數(shù)控刀片，在基體資料改進(jìn)的基礎(chǔ)上，使cvd涂層刀具的耐磨性和韌性都得到進(jìn)步。pvd相同取得了重大進(jìn)展，開發(fā)了習(xí)慣高速切削、干切削、硬切削的耐熱性---的涂層，如納米、多層結(jié)構(gòu)等。等離子體化學(xué)氣相堆積法(pcvd)是將高頻微波導(dǎo)人含碳化物氣體發(fā)生高頻高能等離子，或者經(jīng)過電極放電發(fā)生高能電子使氣體電離成為等離子體，由氣體中的活性碳原子或含碳基團(tuán)在合金的外表堆積的一種涂層制備辦法。

非晶合金涂層的優(yōu)勢

       刀具涂層技能向物理涂層附加大功率等離子體方向開展；功能薄膜向著多元、多層膜的方向開展；并研討集硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、抗癢化性于一體且具有低內(nèi)應(yīng)力和高附著力的薄膜制備技能。圖(a)為多層涂層，其內(nèi)層的ticn與基體有較強的結(jié)合力和強度，中心的al2o3，作為一種有用的熱屏障可答應(yīng)有更高的切削速度，外層的ticn---抗前刀面和后刀面磨損才能，外一薄層金黃色的tin使得容易辨別刀片的磨損狀態(tài)；圖(b)中納米涂層與傳統(tǒng)涂層比較，具有超硬度、超模量和高紅硬性效應(yīng)，并且顯微硬度可超過40gpa；圖(c)納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層在強等離子體---下，納米tialn晶體被鑲  

刀具的涂層技能

嵌在非晶態(tài)的si3n4體內(nèi)，當(dāng)altin晶體尺度小于10nm時，位錯增殖源難于啟動，而非晶態(tài)相又可阻撓晶---錯的遷移，即使在較高的應(yīng)力下，位錯也不能穿越非晶態(tài)晶界。這種結(jié)構(gòu)薄膜的硬度可以達(dá)到50gpa以上，并可堅持適當(dāng)優(yōu)異的韌性，且當(dāng)溫度達(dá)到900—1100℃時，其顯微硬度仍可堅持在30gpa以上。

       cvd和pvd涂層工藝技能和配備水平將得到進(jìn)一步提升和工業(yè)化。復(fù)合、梯度、多層、納米多層、納米非晶態(tài)復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層及薄膜多元化、個性化、涂層、晶粒大小可控化等功能可定制的涂層(如高速干切削復(fù)合涂層技能)將逐漸工業(yè)化。另一方面，針對廢舊刀具回收利用的退涂技能、重涂技能也將由于---逐漸得到重視。此外，刀具軟涂層方向的自潤滑刀具作為可以完成干切削、準(zhǔn)干式切削(mql)的技能途徑之一現(xiàn)已受到重視。

非晶合金涂層刀具的前景

       刀具的切削功能是刀具資料、幾何結(jié)構(gòu)和涂層相互組合的成果，新資料、立異的結(jié)構(gòu)設(shè)計和涂層可以促進(jìn)刀具功能的改進(jìn)。我國的刀具制作技能依然與---存在很大的差距，研討刀具技能火燒眉毛，---是基礎(chǔ)資料和結(jié)構(gòu)立異，需要---傳統(tǒng)思維，斗膽立異，尋求刀具技能的新出路。

      “非晶中國大數(shù)據(jù)中心”信息標(biāo)明：我國科學(xué)家在刀具上進(jìn)行非晶態(tài)復(fù)合涂層技能攻關(guān)，并現(xiàn)已開端在企業(yè)---，---得到---。未來，這將是非晶合金一個值得開發(fā)的高段應(yīng)用市場。