1金屬陶瓷刀片加工灰鑄鐵的試驗研究：

金屬陶瓷刀片加工灰鑄鐵的試驗研究在加工灰鑄鐵時,遇到的具體情況為例說明金屬陶瓷銑刀的優(yōu)點。*先使用的硬質(zhì)合金銑刀壽命短、刀尖處很快磨損、被加工零件表面達(dá)不到設(shè)計要求。后續(xù)引進了進口金屬陶瓷銑刀,比硬質(zhì)合金銑刀的壽命大大提高,但使用成本太高。金屬陶瓷銑刀達(dá)到了進口金屬陶瓷銑刀的性能和預(yù)期壽命,且性價比超過進口金屬陶瓷銑刀,成功替代了進口金屬陶瓷銑刀,降低了生產(chǎn)成本。本文針對金屬陶瓷銑刀加工灰鐵零件進行了試驗研究。在金屬陶瓷銑刀的設(shè)計過程中,對照原來的硬質(zhì)合金銑刀設(shè)計參數(shù)及進口金屬陶瓷的設(shè)計參數(shù),進行優(yōu)化后達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。由于所加工鑄鐵較硬,內(nèi)部有少量氣孔和夾雜,在鉆削加工中造成銑刀端齒和周齒的磨損甚至崩刃。原來使用的硬質(zhì)合金銑刀在加工20-30個零件時因刀尖磨損、零件表面光潔度達(dá)不到設(shè)計要求,不能繼續(xù)使用。試驗證明,金屬陶瓷銑刀能夠加工100-120個零件,刀具壽命延長了幾倍,基本接近進口金屬陶瓷銑刀壽命。

2試驗條件

被加工灰鐵零件主要有兩種形式。被加工表面的光潔度要求比較高,拐角處要求清根所以銑刀的刀尖要求比較嚴(yán)格,稍微磨損就達(dá)不到清根要求,磨損后加工出的零件表面光潔度也會下降。

3試驗過程及結(jié)果分析

3.1試驗分析

原來使用的硬質(zhì)合金銑刀在加工過程中很快會出現(xiàn)端齒尖角處磨損,磨損后的銑刀加工出來的零件表面留下振紋,達(dá)不到設(shè)計要求。銑刀在切削腔體的轉(zhuǎn)角處要求清根,此時的切屑變形量是直線側(cè)銑時的好幾倍。大量切屑所攜帶的熱量不能及時散熱而傳入刀尖內(nèi),使刀尖部分的溫度升高,銑刀尖角處產(chǎn)生大面積磨損后失效。

刀具材料應(yīng)與被加工材料匹配,刀具本身的耐磨性會極大影響刀具壽命。對加工零件表面有較高要求及需要清根時,硬質(zhì)合金材料滿足不了產(chǎn)品加工要求。金屬陶瓷材料切削灰鐵材料較為耐磨,通過現(xiàn)場試驗,證明金屬陶瓷材料加工的零件表面能夠滿足設(shè)計要求。

(1)金屬陶瓷銑刀設(shè)計參數(shù)分析

針對被加工零件的具體要求,要求銑刀端齒的外緣較為耐磨(見圖4)。為滿足零件的表面要求,又需要銑刀壽命較長,所以金屬陶瓷的槽前角是影響銑刀壽命的最重要的參數(shù)。常用銑刀的槽前角為8-10°。該銑刀的槽前角設(shè)計為3-5°,主要是為了增加刀尖的強度和刀尖處的散熱體積,但槽前角不宜過小。精加工時為提高零件的表面光潔度前角應(yīng)取較大值,可使切削輕快,有利于得到較好的表面質(zhì)量;槽前角不宜過大,前角越大,刀尖強度越薄弱,就會很快磨損,加工出來的零件表面光潔度達(dá)不到設(shè)計要求。直徑11.7mm的硬質(zhì)合金銑刀刃部芯厚為

7.02mm。芯厚越大,刀具本身的強度越好,但過大會減小排屑槽的容量?；诣F材料在切削過程中形成的是崩碎型切屑且易排出,同時精加工銑刀的切屑不多,不存在切屑排出間題。金屬陶瓷銑刀的切削速度比硬質(zhì)合金高,為增加銑刀的強度,加強陶瓷銑刀的芯厚有利于銑刀在高速情況下的平穩(wěn)性,達(dá)到提高工零件表面光潔度的目的。

(2)金屬陶瓷銑刀制造

金屬陶瓷銑刀的磨削制造跟硬質(zhì)合金刀具比起來有較大差異。按照硬質(zhì)合金刀具的磨削參數(shù)磨金屬陶瓷時發(fā)現(xiàn),磨削出來的金屬陶瓷刀具在周齒及端齒處都有小爆口出現(xiàn)(見圖4和圖5),無法滿足使用要求,需對銑刀周齒及端齒上的微小爆口進行消除。當(dāng)磨削線速度和進給量降低為原來的1/3后,周齒上的爆口逐步消失。在增加了刀具拋光工序后,消除了金屬陶瓷刀具上的微小爆口,但銑刀的槽面光潔度并不理想。

(3)銑刀表面涂層分析

整體硬質(zhì)合金銑刀在加工灰鐵時可不涂層,但近年來也開始使用涂層來提高刀具壽命?，F(xiàn)場使用的進口金屬陶瓷銑刀無涂層,所以我公司替換的金屬陶瓷銑刀暫不涂層。

3.2試驗過程

(1)加工現(xiàn)場調(diào)研

數(shù)控加工中心比較穩(wěn)定,可保證加工出高質(zhì)量的表面光潔度。需要加工零件的精加工表面,切削量少。刀具耐磨性較強,與硬質(zhì)合金相比,在較高轉(zhuǎn)速下切削平穩(wěn)、輕快,可滿足加工要求。

(2)對比試驗

使用金屬陶瓷銑刀加工到70個零件時,兩項零件的表面光潔度情況見圖6和圖7。由圖可知,兩項零件的表面光潔度較好,能夠滿足設(shè)計要求

檢測刀具發(fā)現(xiàn)刀尖處無明顯磨損,可繼續(xù)使用。為加工到70件時,試驗用陶瓷銑刀的磨損情況。

在加工零件超過110個時,兩項零件的表面光潔度見圖9和圖10。兩項零件的表面局部均出現(xiàn)了較明顯的振紋,已經(jīng)達(dá)不到設(shè)計要求。

3.3試驗結(jié)果

數(shù)控加工中心機床的穩(wěn)定性好是加工出合格產(chǎn)品的一個重要因素。參照硬質(zhì)合金銑刀的主要設(shè)計參數(shù)及進口金屬陶瓷的設(shè)計理念,在金屬陶瓷銑刀的具體磨削加工過程中不斷改進磨削工藝及磨削用砂輪,經(jīng)過多次試驗后加工出合格的金屬陶瓷銑刀。試切后再經(jīng)過幾次完善,可以達(dá)到進口金屬陶瓷銑刀的壽命,極大降低了生產(chǎn)成本。

4結(jié)語

(1)成功替換了進口陶瓷銑刀,降低了加工成本;

(2)匯總了金屬陶瓷的設(shè)計參數(shù)及金屬陶瓷刀具在制造過程中的工藝要求

(3)總結(jié)得到符合該公司加工灰鐵的加工參數(shù),可延長刀具的壽命

(4)下一步的改善目標(biāo)是給金屬陶瓷銑刀選擇合適的涂層,使零件被加工表面質(zhì)量更好,銑刀壽命再有所提高