數(shù)控刀片的磨損,磨料磨損切屑或工件表面的一些微小硬質(zhì)點(如碳化物、氧化物等)和雜質(zhì)(如砂粒、氧化皮等),以及粘附的積屑瘤碎片等,在數(shù)控刀片表面刻劃出溝紋面造成的一種機械磨損。對于期望小速度較低、切削溫度不高的高速鋼刀具時(如拉刀、板牙、絲錐等),是主要的磨損原因。
標準草案規(guī)定了高速切削的速度界限,超過該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷,采用安全技術。在刀具直徑與高速切削范圍關系圖,曲線以上區(qū)域為該標準規(guī)定的銑刀經(jīng)過安全檢驗的高速切削范圍:對于直徑d1≤32mm的單件刀具(整體或焊接刀具),其切削速度超過10000m/mm為高速切削范圍;對于直徑d1>32mm的裝配式機夾刀具,高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。高速銑刀的安全失效形式有兩種:變形和破裂。不同類型銑刀的安全試驗方法也不同。對于機夾可轉(zhuǎn)位銑刀,有兩種安全試驗方法:一種方法是在1.6倍大使用轉(zhuǎn)速下進行試驗,刀具的性變形或零件的位移不超過0.05mm;另一種方法是在2倍于大使用轉(zhuǎn)速下試驗,刀具不發(fā)生破裂(包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等)。而對于整體式銑刀,則在2倍于大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗而不發(fā)生彎曲或斷裂
根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要,多功能復合刀具、高速刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對日益增多的難加工材料,刀具行業(yè)改進刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結構。硬質(zhì)合金材料及涂層應用增多。細顆粒、超細顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向;納米涂層、梯度結構涂層及全新結構、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應用繼續(xù)增多。新型刀具材料應用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進一步增強,應用場合日趨增多。切削技術快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展,應用范圍在迅速擴大。
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾,也是刀具材料所應克服的一個關鍵。對于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當選擇韌性相對較好一點的,也就是鈷含量稍高一點的;對于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當選擇硬度相對較好一點的,也就是鈷含量稍低一點的
金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點,現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的選擇,也能體現(xiàn)石墨刀具的使用性能;金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強度及斷裂韌性;但是在國內(nèi)金剛石涂層技術還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層暫時不會有太大發(fā)展。不過我們可以在普通刀具的基礎上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結構,在某種程度上是可以在石墨加工當中應用的。金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設計金剛石涂層刀具時,由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當放大,容削槽也變大,也不會降低其刀具鋒口的耐磨性;對于普通的TiAlN涂層,雖然比無涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來說,在加工石墨時它的幾何角度應適當放小,以增加其耐磨性。刀具表面處理技術又有了新發(fā)展,移動菠菜發(fā)布的國外新消息:利用固態(tài)的納米結構硼原子團對刀具表面進行改性處理,可較大幅度提高刀具壽命。對金剛石涂層來說,世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關涂層技術,但是為止,國外成熟而又經(jīng)濟的涂層公司僅于歐洲;PARA作為一款的石墨加工刀具,同樣采用世界的涂層技術對刀具進行表面處理,以確保加工壽命的同時,刀具的經(jīng)濟實用。
選擇適當?shù)募庸l件對于刀具的壽命有相當大的影響。1.切削方式(順銑和逆銑),順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。順銑時的刀具切入厚度從大減小到零,刀具切入工件后不會出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象,工藝系統(tǒng)的剛性好,切削振動??;逆銑時,刀 具的切入厚度從零增加到大,刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑,此時刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點或殘留在工件表面的切屑顆粒,都將引起刀具的彈刀或顫振,因此逆銑的切削振動大;2.吹氣(或吸塵)和浸漬電火花液加工,及時清理工件表面的石墨粉塵,有利于減小刀具二次磨損,延長刀具的使用壽命,減少石墨粉塵對機床絲杠和導軌的影響;3.選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應的大進給量。綜述以上幾點,刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強化及機械加工條件,在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色,缺一不可,相輔相成的。一把好的石墨刀具,應具備流暢的石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。