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難切削材質切削加工原則

2012 年 03 月 29 日 by Willy Chen

難切削材質切削加工原則,切削刀具

在高強度或高硬度金屬材料的切削加工性很差,切削時或者刀具壽命縮短,或者卷屑、斷屑困難,或者加工表面品質差,或者這幾種現象兼而有之,故這類材料稱為難加工金屬材料。切削加工中常遇到的難加工金屬材料有不銹鋼、鈦合金、高溫合金、高強度鋼和高錳鋼等。

材料難切削主要因素:

  1. 材料中含有硬度高成分
  2. 硬度或高溫硬度高,加工硬化大
  3. 導熱性差、切削溫度高
  4. 材料強度大,特別是高溫強度大
  5. 易與刀具黏接
  6. 化學活性大

難切削材切削加工原則:

  1. 選用合理的刀具材料
    切削刀具需與難切削材化學親和力小,導熱性好、抗變強度高、熱硬性好、耐磨耗及散熱性好…。常見適合刀具有PCD材質刀具(聚晶鑽石刀具)鍍層硬質合金刀具PCBN刀具…。
  2. 改善切削條件
    • 機床-夾具-刀具的系統剛性要好。機床各部分間隙要調整好,主軸的徑向跳動要小。夾具裝夾工件要牢固,要有足夠剛性。
    • 要保持刀刃鋒利,以保證排屑流暢,避免粘屑崩刃。
  3. 選擇合理的切削用量
    選擇合理的切削用量。因為切削速度對切削刃的溫度影響很大,切削速度越高,則切削刃溫度劇增,切削刃溫度的高低直接影響著刀具的壽命,所以要選擇合適的切削速度。
  4. 對被加工材料進行適當的熱處理
    通過熱處理來改變難切削材的性能和晶相組織,達到改善材料切削加工性的目的。
  5. 合理設計刀具結構及刀具幾何參數
  6. 選用適當的切削液和供液方法
  7. 採用振動切削、等離子弧加熱切削等新工藝或電火花加工、電解加工等特種加工方法。

※在切削加工中,主軸轉數與切削速度及加工深度之間調整應對是很重要,其中考量面相可以下列三種為考量模式:

  1. 刀具磨損
  2. 主軸損耗
  3. 床台損耗

加工速度雖為作業基本要求,但就遠觀維修成本考量下,機台主軸維修最為昂貴,床台損耗維修次之,應該特別避免主軸損害,建議主軸轉數應維持在可接受轉數為宜(若主軸轉數過大時,會造成機台加工聲音過大,此時就應該調整主軸速度),而切削速度快則加工深度吃淺為宜;反之,若切削速度放慢則可加工深度吃深。因應切削工件切削特性再控制好切削速度與加工深度,在刀具正常磨損下,刀具壽命就能維持。

參考資料來源:
  鈦合金的超高速切削 平原大學 劉莉莉 著
  鈦合金材料的機械加工工藝綜述 李樹俠 朴松花 著
  難加工金屬材料的切削http://www.hudong.com/wiki/

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