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經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?
  • 作者:巨高精機 點擊次數:  日期:2020-03-18 15:53:05 TAG:

一、鋼件銑削


鋼的機械加工性會因合金元素、熱處理和制造工藝 (鍛造、鑄造等) 的不同而不同。加工較軟的低碳鋼時,主要問題是會產生積屑瘤以及在工件上形成毛刺。加工較硬的鋼時,為了避免崩刃,銑刀與工件的相對位置將變得更加重要。


建議:進行鋼件銑削時,優化銑刀位置以免退刀時出現厚度較大的切屑,務必考慮在不使用切削液的情況下干切,特別是在粗加工工序中。


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二、不銹鋼銑削


不銹鋼可分類為鐵素體/馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相 (奧氏體/鐵素體) 不銹鋼,每種類型都有其自己的銑削加工建議。


1)鐵素體/馬氏體不銹鋼銑削


材料分類:P5.x

鐵素體不銹鋼的機械加工性與低合金鋼類似,因此可采用鋼件銑削建議。

馬氏體不銹鋼具有更高的加工硬化性能,在切入時需要非常高的切削力。采用正確的刀具路徑和圓弧切入方法以獲得最佳結果,使用更高的切削速度Vc克服加工硬化效應。更高的切削速度和韌性更高的材質以及經過增強的切削刃能夠確保更高的安全性。


2)奧氏體和雙相不銹鋼銑削


材料分類:M1.x、M2.x和M3.x

奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼銑削的主要磨損標準是切削刃因熱裂紋而崩刃、溝槽磨損和積屑瘤/粘結。對零件而言,毛刺形成和表面質量問題是主要問題。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖2)

熱裂紋 


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖3)

刀片切削刃崩刃 


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖4)

毛刺形成以及表面質量差


粗加工建議:

使用高切削速度 (Vc=150-250m/min) 避免積屑瘤

在不使用切削液的情況下干切,以最大限度地減少熱裂紋問題。


精加工建議:

1)為了改善表面質量,有時需要使用切削液或最好使用油霧潤滑/微量潤滑。精加工時的熱裂紋問題較少,因為切削區域中產生的熱量較低

2)使用金屬陶瓷材質時,不使用切削液也能獲得足夠好的表面質量

3)進給fz過低可能因切削刃在變形硬化區內切削而導致刀片更嚴重磨損


三、鑄鐵銑削


1)灰口鑄鐵

材料分類:K2.x


灰口鑄鐵銑削的主要磨損標準是磨粒/后刀面磨損和熱裂紋。對零件而言,工件崩邊和表面質量問題是主要問題。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖5)

典型的刀片磨損 


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖6)

工件崩邊

 

粗加工建議:

1)最好在不使用切削液的情況下干切,以最大限度地減少熱裂紋問題。使用厚涂層硬質合金刀片。

2)如果出現工件崩邊問題:

檢查后刀面磨損

降低進給fz,以減少切屑厚度

使用正前角更大的槽型

最好使用65°/60°/45°銑刀

3)如果必須使用切削液來避免粉塵等,則選擇濕銑材質。

4)涂層硬質合金始終是首選,但也可使用陶瓷材質。請注意,切削速度Vc應非常高,為800-1000m/min。工件上形成毛刺會限制切削速度。不要使用切削液。


精加工建議:

1)使用薄涂層硬質合金刀片,或者,也可使用無涂層硬質合金刀片。

2)CBN材質可用于高速精加工。不要使用切削液。


2)球墨鑄鐵

材料分類:K3.x


1)鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體/珠光體球墨鑄鐵的機械加工性與低合金鋼非常相似。因此,在選擇刀具、刀片槽型和材質時應采用為鋼材料提供的銑削建議。

2)珠光體球墨鑄鐵的磨蝕性更高,因此建議使用鑄鐵材質。

3)使用PVD涂層材質和濕切削可確保最佳加工能力。


3)蠕墨鑄鐵 (CGI)

材料分類:K4.x


珠光體含量低于90%。最常用于銑削加工的這種類型的CGI通常具有約80%的珠光體結構。典型的零件有發動機氣缸體、氣缸蓋和排氣歧管。


有關銑刀的建議與加工灰口鑄鐵時相同;但是,應選擇切削刃更加鋒利、正前角更大的刀片槽型,以最大限度地減少零件上形成的毛刺。圓弧銑可能是傳統CGI氣缸鏜削的一種非常好的替代方法。


4)等溫淬火球墨鑄鐵 (ADI)

材料分類:K5.x


粗加工通常在非硬化狀態下執行,并且可與高合金鋼銑削相比。但是,精加工工序的加工對象卻是磨蝕性非常高的硬化材料。這可與ISO H淬硬鋼銑削相比??鼓チDp性能較高的材質是首選。與NCI相比,加工ADI時的刀具壽命縮短至約40%,切削力則提高約40%。


四、有色金屬材料銑削


有色金屬材料不僅包括鋁合金,而且包括鎂、銅和鋅基合金。機械加工性主要因硅含量的不同而不同。亞共晶鋁硅合金是最常見的類型,硅含量低于13%。


1)硅含量低于13%的鋁合金

材料分類:N1.1-3


主要磨損標準是切削刃上出現積屑瘤/粘結,從而導致毛刺形成和表面質量問題。為了避免在零件表面留下劃痕,良好的切屑成形和排屑至關重要。


建議:

1)使用具有鋒利的拋光切削刃的PCD鑲尖刀片可確保良好的斷屑能力并防止產生積屑瘤。

2)選擇具有鋒利切削刃的正前角刀片槽型。

3)與大多數其他銑削應用不同,加工鋁合金時應始終使用切削液,以避免材料粘結到刀片切削刃上并改進表面質量。

硅含量 < 8%:使用濃度為5%的切削液

硅含量 < 8-12%:使用濃度為10%的切削液

硅含量 > 12%:使用濃度為15%的切削液

4)更高的切削速度通常會提高性能,而不會對刀具壽命產生負面影響。

5)hex的推薦值為0.10-0.20 mm (0.0039-0.0079英寸)。值過小會導致毛刺形成

6)由于高工作臺進給,應使用具有“預讀”功能的機床來避免尺寸誤差。

7)刀具壽命始終受到零件的毛刺形成或表面質量的限制。刀片磨損很難被用作刀具壽命標準。


五、高溫合金和鈦合金


銑削高溫合金和鈦通常需要具有高剛性、高功率和高扭矩的機床以低轉速運行。溝槽磨損和切削刃崩刃是最常見的磨損類型。產生的高熱量會限制切削速度。


建議:

盡可能使用圓刀片銑刀,以增加切屑減薄效應。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖7)


使用圓刀片銑刀最大限度地減少了溝槽磨損

當切深小于5mm時,主偏角應小于45°。在實踐中,建議使用正前角圓刀片。

銑刀的徑向和軸向精度都是保持恒定的每齒載荷和平穩工序以及防止單個刀片過早損壞的必要條件。

切削刃應始終為正前角槽型并且經過優化的切削刃倒圓處理,以防止退刀時切屑附著在切削刃。

在銑削加工期間實際參與切削的切削齒數應盡可能多。在穩定工況下,這將實現理想的生產率。使用超密齒銑刀。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖8)


黃色:刀具壽命

黑色:刀具壽命隨著切削參數的提高而縮短

 

改變會對刀具壽命產生不同的影響;切削速度Vc的影響最大,其次是ae等。


切削液/冷卻液


與銑削大多數其他材料時不同,始終建議使用冷卻液來幫助排屑,以控制切削刃處的熱量,并防止切屑二次切削。首選始終是通過主軸/刀具應用的內冷高壓冷卻液 (70 bar),而不是外冷和低壓冷卻液。


例外情況:使用陶瓷刀片銑削時,由于熱沖擊,不應使用切削液。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖9)

使用硬質合金刀片時,內冷會帶來益處

 

刀片/刀具磨損


刀具破損和表面質量差的最常見原因是溝槽磨損、后刀面過度磨損和刃線崩碎。


最佳解決方案是頻繁地進行切削刃轉位,以確??煽康募庸み^程。切削刃后刀面磨損不應超過0.2mm(對于主偏角為90°的銑刀),或最大不應超過0.3mm(對于圓刀片)。


經驗總結:如何對不同的材料進行銑削加工?(圖10)

典型的刀片磨損

 

用于高溫合金粗加工的陶瓷刀片銑刀


陶瓷銑削的速度通常為硬質合金銑削的20-30倍,盡管進給率更低 (約0.1mm/z ),這將導致生產率大幅提高。由于采用斷續切削,銑削工序的溫度要比車削低得多。因此,銑削時采用700-1000m/min的切削速度,相比之下,車削時只有200-300m/min。


建議:

1)主要使用圓刀片,以確保小主偏角并防止出現溝槽磨損。

2)不要使用切削液/冷卻液。

3)加工鈦合金時,不要使用陶瓷刀片。

4陶瓷會對表面完整性和其他指標產生負面影響,因此,在即將加工出成品零件形狀時,不要使用陶瓷刀片。

5)使用陶瓷刀片加工高溫合金時的最大后刀面磨損量為0.6mm。


六、淬硬鋼銑削


該分組包含硬度大于45-65HRC的調質鋼。銑削的典型零件有沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具等。刀片磨粒/后刀面磨損和工件崩邊是主要問題。


建議:

1)使用具有鋒利切削刃的正前角刀片槽型。這將減少切削力并產生更加平順的切削作用。

2)干切削,避免使用切削液。

3)擺線銑是一種適當的方法,它能夠同時實現高工作臺進給以及低切削力,從而使切削刃和工件保持低溫,這對于生產率、刀具壽命和零件公差而言都是有利的。

4)在面銑中也應采用輕快切削的加工策略,即同時保持小切深ae和ap。使用超密齒銑刀和相對較高的切削速度。


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