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硬质合金刀具选择应用及修磨技巧

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硬质合金铣刀是指用硬质合金为材料制成的铣刀。了解硬质合金铣刀先要知道什么是硬质合金,硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分,以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂,在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。


硬质合金铣刀分类

   硬质合金铣刀主要分:整体硬质合金铣刀|硬质合金直柄槽铣刀|硬质合金锯片铣刀|硬质合金螺旋钻铣刀|硬质合金机用铰刀铣刀|硬质合金立铣刀|硬质合金球头铣刀


硬质合金铣刀用途:

   硬质合金铣刀一般主要用于数控加工中心,cnc雕刻机。也可以装到普通铣床上加工一些比较硬不复杂的热处理材料。

   1.硬质合金圆柱形铣刀:用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上,按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少,刀齿强度高,容屑空间大,适用于粗加工;细齿铣刀适用于精加工。

   2.硬质合金面铣刀:用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面,端面和圆周上均有刀齿,也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。

   3.硬质合金立铣刀:用于加工沟槽和台阶面等,刀齿在圆周和端面上,工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时,可轴向进给。

   4.硬质合金三面刃铣刀:用于加工各种沟槽和台阶面,其两侧面和圆周上均有刀齿。

   5.硬质合金角度铣刀:用于铣削成一定角度的沟槽,有单角和双角铣刀两种。

   6.硬质合金锯片铣刀:用于加工深槽和切断工件,其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦,刀齿两侧有15′~1°的副偏角。此外,还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。


硬质合金铣刀铣削方式

   硬质合金铣刀相对于工件的进给方向和铣刀的旋转方向主要有以下两种铣削方式:

   第一种是顺铣,铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的,在开始切削时铣刀就咬住工件并切下最后的切屑。

   第二种是逆铣,铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的,铣刀在开始切削之前必须在工件上滑移一段,以切削厚度为零开始,到切削结束时切削厚度达到最大。

   顺铣时,切削力将工件压向工作台,逆铣时切削力使工件离开工作台。由于顺铣的切削效果最好,通常首选顺铣,只有当机床存在螺纹间隙问题或者有顺铣解决不了的问题时,才考虑逆铣。

   硬质合金铣刀刀片每一次进入切削时,切削刃都要承受冲击载荷,载荷大小取决于切屑的横截面、工件材料和切削类型。在理想状况下,铣刀直径应比工件宽度大,铣刀轴心线应始终和工件中心线稍微离开一些距离。当刀具正对切削中心放置时,极易产生毛刺。切削刃进入切削和退出切削时径向切削力的方向将不断变化,机床主轴就可能振动并损坏,刀片可能碎裂并且加工表面将十分粗糙,硬质合金铣刀稍微偏离中心,切削力方向将不再波动,铣刀将会获得一种预载荷。


硬质合金铣刀维护

   当硬质合金铣刀轴心线和工件边缘线重合或接近工件的边缘线时,情况将很严重,操作人员应做好相关的设备维护工作:

   1.检查机床的功率和刚度,以保证所需要的铣刀直径能够在机床上使用。

   2.主轴上刀具的悬伸量尽可能达到最短,减小铣刀轴线与工件位置对冲击载荷的影响。

   3.采用适合于该工序的正确的铣刀齿距,以确保在切削时没有太多的刀片同时和工件啮合而引起振动,另一方面,在铣削狭窄工件或铣削型腔时要确保有足够的刀片和工件啮合。

   4.确保采用每刀片的进给量,以便在切屑足够厚时能获得正确的切削效果,从而减小刀具磨损。采用正前角槽形的可转位刀片,从而获得平稳的切削效果以及最低的功率。

   5.选用适合于工件宽度的铣刀直径。

   6.选用正确的主偏角。

   7.正确放置铣刀。

   8.仅在必要时使用切削液。

   9.遵循刀具保养及维修规则,并监控刀具磨损。

‍    做好硬质合金铣刀的维护工作能够延长刀具使用寿命,提高工作效率。


硬质合金铣刀选择

   铣削加工不锈钢除端铣刀和部分立铣刀及硬质合金作铣刀材料外,其余各类铣刀均采用高速钢,特别是钨—钼系和高钒高速钢具有良好的效果,其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1~2倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。

   采用喷雾冷却法效果最为显着,可提高铣刀耐用度一倍以上;如用一般10%乳化液冷却,应保证切削液流量达到充分冷却。硬质合金铣刀铣削不锈钢时,取Vc=70~150m/min,Vf=37.5~150mm/min,同时应根据合金牌号及工件材料的不同作适当调整。

   不锈钢的粘附性及熔着性强,切屑容易粘附在铣刀刀刃上,使切削条件恶化;逆铣时,刀刃先在已经硬化的表面上滑行,增加了加工硬化的趋势;铣削时冲击、振动较大,使铣刀刀刃易崩刃和磨损。

   铣削加工不锈钢时,切削刃既要锋利又要能承受冲击,容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀),螺旋角b从20°增加到45°(gn=5°),刀具耐用度可提高2倍以上,因为此时铣刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上,铣削轻快。但b值不宜再大,特别是立铣刀以b≤35°为宜,以免削弱刀齿。

   采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件,切削轻快,振动小,切屑易碎,工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。

   ‍用银白屑端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti,其几何参数为gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm,当Vc=50~90m/min、Vf=630~750mm/min、a′p=2~6mm并且每齿进给量达0.4~0.8mm时,铣削力减小10%~15%,铣削功率下降44%,效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出负倒棱,铣削时人为地产生积屑瘤,使其代替切削刃进行切削,积屑瘤的前角gb可达20~~302,由于主偏角的作用,积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的推力作用而成为副屑流出,从而带走了切削热,降低了切削温度。

   铣削不锈钢时,应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离,切屑粘结接触面积较小,在高速离心力的作用下易被甩掉,以免刀齿重新切入工件时,切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象,提高刀具的耐用度。

   不锈钢材料应用广泛,在车加工、铣加工、钻加工、攻丝当中都能碰到。但是因为不锈钢具有跟别的一般材料不一样的特性,所以加工不锈钢成为技术人员的一个不小的难题!


硬质合金刀具修磨技巧:

一、基本知识:

1)注意测装夹刀具尺寸,防止撞机床,安全距离必须保持在15MM至20MM之间

2)每两周一次对机器进行清洁保养

3)按照《CNC程序管理与使用规定》进行建立程序和使用程序

4)刀具装入筒夹时,应确保刀具表面及筒夹内壁整洁无异物,筒夹合适及不划伤筒夹内壁,如有内壁已划伤的筒夹,应及时上报

5)开机前,必须先开油过滤,尤其是周末休息后上班时和停电之后开机

6)按照关机程序逐步关机,严格禁止越步关机,关机步骤:保存程序、关闭程序、关闭电脑、关电脑电源、关闭CNC总电源、关闭稳压器开关、关闭排风扇开关、关闭油过滤开关及其空调开关、关闭电源总开关


二、技巧:

1)关于震刀

A、选择正确的砂轮

B、选择正确砂轮磨削方向,不能逆磨,即不能让刀具刃口切着砂轮磨,否则容易震刀

C、选用合适的进给余量,进给余量太大会造成震刀

D、选用合适的砂轮速度

2)一次装夹

A、一次装夹完成刀具的整个生产工序可大大减少单个刀具的生产时间,提高效率

B、在不磨到夹头的情况下,尽量多夹刀柄

C、如果横刃不对称,要考虑夹头是否OK

D、刀具太长,要考虑用支撑

3)节省机床停机时间

A、利用CNC修磨时间,休整砂轮/测量砂轮,减少CNC停机时间

B、机床运行时(最后一把刀的时间段)调好下一个单子的程序,减少CNC停机施时间,但务必在装刀后,运行程序前,先确认程序是否用错。以保证不会用错程序

4)修磨前挑选,同类型刀具按同样的程序修磨参数修磨

A、按原刀厂家挑选,根据不同厂家选用不同的修磨方式

B、按崩口大小和崩口位置挑选:1、余量大于1mm的选择手工先磨余量,或先线切割,2、0.5-1mm的选择多给机床余量完成,总之需要一次装夹完成

5)可手工加工或返工的,不必要再用CNC返工

A、如果修磨时未磨出内冷孔,则不必再CNC修磨,可手工磨导流孔

B、小R,比如小于0.5mm的R,机床不易加工,或加工费时,则可用手工挫R


刀具的修磨

   刀具需要修磨吗?绝大多数刀具都需要修磨,而且在设计时就考虑到以后的修磨;小直径的丝锥、大部分可转位刀片因本身价格低、修磨成本相对高而放弃修磨;一些加工槽的成形刀具,因修磨后要减小直径而不能修磨。


   为什么刀具需要修磨?是降低生产成本、减少资源消耗的低碳行为。

高速钢刀具:

此类刀具修磨要求相对较低,大多由用户自己修磨。难度大的交给制造厂家或专业修磨中心去修磨。

硬质合金刀具

此类刀具修磨要求高,需要专业设备和专业技术,一般需交给制造厂家或专业修磨中心去修磨。

超硬刀具

此类刀具修磨要求高,需要专业设备和专业技术,一般需交给制造厂家或专业修磨中心去修磨。


常修磨刀具

钻头:是最适合修磨的刀具,设计时就考虑了修磨的需求。对预加工或一般的孔精度而言,钻头的修磨次数可多致20次,对精度要求较高的情况,一般能修磨5次。

铰刀:也是常修刀具,其修磨相对简单。因精度较高,一般能修2-5次。修磨前要检测直径是否还在要求范围。铰刀修磨后一般不涂层。

丝锥:可以修磨2-3次,尤其是大直径丝锥。主要看成本是否值得。丝锥修磨后一般不涂层。

铣刀:球头铣刀的修磨不改变直径,而平头铣刀修磨侧刃就会减小直径,需要看用户的具体加工情况而定。

成型铣刀、滚刀:复杂成形刀具必须修磨,因为刀具的成本很高,而修磨的成本倒不高。


磨损及失效区域

修磨要点:

把用钝的、用坏的原刃口磨去,在较完好的基体上磨出新刃口。

对于孔加工刀具,必须综合考虑导向部分受磨损的情况。

对刃口正常的均匀磨损,常采用原刀参数进行复原性修磨;对刃口不正常的失效情况(如蹦口等),则要采用阿诺修磨标准进行优化修磨。

刀具的修磨与再涂层

修磨:

- 通过磨削后刀面(和前刀面)产生完好的新刃口。

选定合适的前后角及刃口的处理方法。


再涂层:

- 根据刀具精度来确认涂层与否及涂层的方法。

涂层有厚度,会增加直径,对直径敏感的刀具,如铰刀、滚刀等必须采取特殊措施。

对高速钢和硬质合金材料,去涂层的方法、效果和成本完全不同。


刀具专业修磨之条件

修磨中心硬件代表:数控刀具磨床、手动工具磨床、涂层设备。

砂轮:砂轮对修磨来说就是刀具。HSS刀具用CBN砂轮修磨,硬质合金刀具用金刚石砂轮修磨。要正确选择砂轮,特别要注意砂轮的粒度,修磨刃口的砂轮选小粒度。

刀具修磨标准:针对不同工件材料优选不同的刀具参数(前后角、钻心形式、刃口处理形式等);不同制造厂家的刀具其刃型常常不同,需建立不同的修磨方法;为特殊要求的客户需建立专门的修磨标准;跟踪修磨效果、改善修磨标准、博采众制造厂家之长;阿诺的修磨标准能基本覆盖常用刀具的修磨要求。

硬质合金钻的横刃修正形式:钻头的槽型不同,刃型就不同,这样,横刃的修磨形式(钻心)也不同。正确的钻心将有利于钻头的定心、切削、断屑和寿命。


检验修磨是否专业的三个问句

1 能精确修整砂轮吗?

对刀具修磨来说,砂轮就是刀具,不能精确修整砂轮就无法精确修磨刀具。

2 能测量钻头的后角吗?

后角是关键参数,如无法测得后角就无法保证刀具的性能。

3 拥有刀具修磨标准吗?

如无标准,刀具的修磨就会随意。修磨的一致性和稳定性就无法保证。


刀具管理与成本控制

1 新刀编号,便于跟踪;

2 每次修磨后打标,便于统计修磨次数;

3 确保修磨和涂层质量,稳定刀具使用寿命;

4 统计刀具使用寿命(钻孔数),实行强制换刀;

5 制订合理报废标准,在确保钻孔质量的前提下,延长刀具总的使用寿命;

6 统计修磨次数及总钻孔数,计算出每个孔的平均刀具费用;

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