從世界范圍看,我們正處在機(jī)械制造技術(shù)快速發(fā)展的時期,切削加工作為制造技術(shù)的基礎(chǔ)工藝,隨著高速切削和“綠色制造工程”的提出和實(shí)施,干切削技術(shù)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的濕切削在提高切削效率和延長工具壽命等方面發(fā)揮了重要的作用,但冷卻液及其后處理費(fèi)用占成本的16%左右,而且冷卻液還會危及工人健康、污染環(huán)境,與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而馳。
在市場競爭十分激烈和社會日益注重環(huán)保的形勢下,提高效率和保護(hù)環(huán)境是眾望所歸,干切削技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
干切削優(yōu)點(diǎn)
干切削具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
·由于不用冷卻液,降低了生產(chǎn)成本;
·對環(huán)境無污染,對操作工無傷害,有利于清潔生產(chǎn);
·提高切削效率,部分工件加工可實(shí)現(xiàn)以車代磨;
·提高被加工件的表面質(zhì)量;
·適用范圍廣,車、銑、刨、鉆、鏜等高速鋼刀具加工領(lǐng)域,干切削都可以大展其能。
干切削技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
經(jīng)TiAlN涂層的高速鋼拉刀,在幾何尺寸及齒升量等方面都進(jìn)行優(yōu)選,采用半干切削,在通常的拉削條件下,涂層拉刀的壽命比未涂層拉刀提高20%以上,且被拉工件表面質(zhì)量也較好。
使用Ø5mm9341高速鋼雙后角135°全磨制TiAlN涂層鉆頭鉆削185HB45鋼,在干切削,線速度35m/min,鉆16mm深盲孔,進(jìn)給量由0.10mm/r提高到0.15mm/r條件下,鉆孔數(shù)由200個下降到80個,較未涂層鉆頭壽命提高1倍,效率提高2倍多。
Ø6mm M2鋼軋制伍爾特鉆頭,經(jīng)氧氮化處理,鉆削HRC31~的40CrMnMoS鋼板,在干切削,線速度25.2m/min,鉆18mm深盲孔,進(jìn)給量0.10mm/r條件下,鉆孔數(shù)110個以上,是普通同規(guī)格、同材質(zhì)鉆頭、壽命的8~10倍。這種高性能高壽命的鉆頭,已獲“2006年度中國名牌產(chǎn)品”稱號,產(chǎn)品暢銷歐美市場。
M35鋼拉刀經(jīng)TiN涂層,干式拉削42CrMoV鋼,其壽命比未涂層濕拉提高3倍多。
采用國產(chǎn)陶瓷刀片干車削淬硬鋼已很普遍,模具工業(yè)發(fā)展如此迅速,在很大程度上也得益于干切削技術(shù)的進(jìn)步,不僅加快了模具制造周期,更重要的是提高了經(jīng)濟(jì)效益。
在P1600/2000帶有內(nèi)齒銑頭的高效滾齒機(jī)上加工107齒、9模數(shù)、8°螺旋角、120mm齒寬、42CrMoS4材料的內(nèi)齒,采用干切削的銑齒時間為135min(一次性切削),而用插齒方法在普遍機(jī)床上加工同樣的切除量,至少也得兩三天。
干切削的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)床 干切削對機(jī)床的隔熱性能、排屑速度、洗塵效果、精度及剛度等提出了嚴(yán)格的要求。
刀具 傳統(tǒng)的刀具材料——高速鋼在車、銑等諸多領(lǐng)域已逐步淡出。目前,干切削刀具的主要材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、立方氮化硼、SiC晶須增韌陶瓷及納米晶粒陶瓷等。
研究開發(fā)適應(yīng)干切削的涂層技術(shù)大有前途,TiN、TiAlN涂層技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需要,迫切要求開發(fā)硬度更高,耐磨性更好,防震、抗磨損能力強(qiáng)的綜合涂層。
針對干切削加工的特殊性,粉末高速鋼刀具應(yīng)大量上市,同時需要對刀具的尺寸參數(shù)及結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)或優(yōu)化;對加工工藝各參數(shù)也必須進(jìn)行深入研究。以Ø5mm伍爾特鉆頭為例,隨著鉆孔速度的提高,鉆孔數(shù)明顯下降,當(dāng)切削速度由28m/min升至35m/min時,鉆孔數(shù)由324個跌至120個,其他刀具干切削時亦有類似情況。
干切削技術(shù)前景
干切削加工技術(shù)是金屬切削領(lǐng)域的一場革命,是對傳統(tǒng)制造觀念和生產(chǎn)方式的一種挑戰(zhàn),其推廣和應(yīng)用必將引起廣泛而深遠(yuǎn)的影響。國外對干切削加工技術(shù)的研究與應(yīng)用成效卓著,有目共睹。而我國還處于啟蒙階段,差距太大,幸而政府有關(guān)部門、行業(yè)協(xié)會及各界審時度勢,逐漸開始重視和推廣干切削加工技術(shù),這將有利于干切削加工技術(shù)在我國得到普及和提高。
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