高速切削和干切削已发展成为现代切削加工技术的重要趋势

1、高速切削和干切削已进展成为现代切削加工技术的重要趋势，有力推动着刀具材料和构造， 以及刀具装夹构造等先进切削技术的日月异和推广应用。图 1 应用山高CBN300 加工机床床身导轨(切削速度 380m/min、切削深度0.4mm，无冷却液)，验证其刀具寿30供给商，请电邮至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.森拉天时关闭供给商，请电邮至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密机械关闭供给商，请电邮至: HYPERL

2、INK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密机械关闭供给商，请电邮至: HYPERLINK “mailto:ebusinessadsale .hk“ ebusinessadsale .hk1.西安北村周密机械关闭电子、能源、模具等装备制造业的空前进展推动下，切削加工已迈入了一个以高速、高效和环保为标志的高速加工进展的时期现代切削技术阶段。 的进程。例如，周密模具硬质材料的型腔，承受高转速、小进给量和小吃深加工，既可获得很高的外表质量，又能够省却磨削、EDM 和手工抛光或削减相应工序的时间，从而缩短生产工艺流程，提高生产

3、率。过去一些企业制作简单模具时，根本上都需要34 个月才能交付使用，而现在承受高速切削加工後，半个月便可完成。据调查，一般的工模具，有60%的机加工量可用高速加工工 艺来实现。高速加工时，不但要求刀具牢靠性高、切削性能好、能稳定地断屑和卷屑 度，并能实现快换或自动更换等。因此，对刀具材料、刀具构造、以及刀具的装夹都提出了更高要求。对刀具材料的要求 (PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN) 等刀具材料镁、铜等有色金属件，主要承受PCD 和 CVD 金刚石膜涂层刀具。高速加工铸件、淬硬钢(5067HRC)和冷硬铸铁主要用陶瓷刀具和PCBN刀具。上海群众汽车承受Seco刀具(上海)公司生产的立方氮化硼

4、CBN300刀片面铣刀，在柔性生产线上高速铣削发动机缸体平面(铸件)1600m/min，进给速度5000mm/min。用PCD刀具加工铝合金的切削速度一般为3000-4000m/min，最高更可达7500m/min。而用陶瓷和PCBN刀具加工淬硬钢和冷硬铸铁时的切削速度已达200m/min。硬质合金已迈入细晶粒超细晶粒阶段涂层硬质合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN 等)400-500m/minInconel 718高温镍基合金可使用陶瓷和PCBN 刀具。据报道，加拿大学者用SiC 晶须增韧陶瓷铣削Inconel 718 合金，推举最正确的切削条件为：切削速度700m/min，吃深

5、为 1-2mm，每齿进0.1-0.18mm/z。目前，硬质合金已进入细晶粒(1-0.5m)和超细晶粒(0.5m)的进展阶段，过去细晶粒多用於K 类(WC+Co)P 类(WC+TiC+Co)和M 类(WC+TiC+TaC 或NbC+Co)硬质合金也向晶粒细化方向进展。(Co)的含量，由此带来的硬度降低如今可以通过细化晶粒得到补偿，并使硬质合金的抗弯强度提高到4.3GPa，已到达并超过一般高速钢(HSS)的抗弯强度，转变了人们普遍认为P 类硬质合金适於切钢、而K 类硬质合金只适於加工铸铁和铝等有色金属的选材格局。承受WC 基的超细晶粒K 类硬质合金，同样可加工各种钢料。细晶粒硬质合金的另一个优AQ

6、UA 构造钢和合金钢(SCM)时，切削速度 200m/min，进给速度 1600mm/min，加工效率提高了2.5 倍，刀具寿命提高 2 倍；干式钻孔时，切削速度 150m/min，进给速度 1200mm/min。涂层提升到开发厚膜、复合和多元涂层的阶段现如今，涂层已进入到开发厚膜、复合和多元涂层的阶段，开发的TiCN、TiAlN 多元超薄、超多层涂层(2022 1nm)与TiC、TiN、Al2O3 等涂层的复合，加上型抗塑性变形的基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层的耐磨性方面有了重大进展，全面提高了硬质合金的性能。涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例到达6

7、0%。涂层硬质合金刀具 (Schnell)公司用纳米技术推出的一种超长寿命LL 涂层立铣刀，用其加工零件硬度超过70HRC 淬硬模具钢材时，2-3倍。瑞典Sandvik 3 种涂层刀片(GC4225GC4240GC1030)具有较广的通用性，GC4225(突破一号)作为GC4025(P25)切削条件下的刀具寿命为每个切削刃可加工41 GC4025 每个切削刃能加工的零14 个。山高(Seco)Jabro全推出的整体硬质合金通用加工铣刀Solid2 系列刀具不仅承受了材800 1100 摄氏度，显着提高了加工效率和刀具寿命。同时，Solid2 系列均承受了刃口钝化处理和径向全周铲背处理技术，使得

8、刀具的涂层与材质结合更加完善，刀具的可重磨次数也大幅提高。美国Kennametal公司推出的H7 刀片系TiAlN涂层，专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢而设计。 而德国Guhring 公司推出的商品名为“Fire”的孔加工刀具涂层，则是一种通用性的复合涂层融汇有TiN、TiCN TiAlN 三种涂层，兼具这三种涂层材图2 山高Jabro推出的Solid2 系列铣刀料的优点，既适用於干切削和硬切削，也适合一般切削。今後仍将是制作高速加工刀具的主要基体材料。刀片(如Sandvik 公司的CD1810 和美国Kennametal 公司的KCD25 牌号)等产品，用於有色金属和非金属材料的高速周密

9、加工。而另一种适於加工钢铁材料的CBN 涂层也已开发成功，并正走向工业试用阶段。对刀具几何参数和断屑槽的要求几何参数时的刀具前角要取得稍大一些，以降低切削区温度，并在刃口上作出负倒棱。 刀尖四周刃区切削刃的长度和刀头材料的体积，以提高刀具刚性和削减切削刃破损的概率。美国Carboloy 公司推出的一种适於干切削用的ME-13 (达34)、加强刃并有一个带筋的前刀面，显着削减了切屑与刀片前刀面之间的接触面积，使产 400，能显着减小切削 55HRC 模具钢时，切削速度120m/min7.6m/min0.51mm，径向0.25mm，承受干式切削，刀具使用寿命则长达1.5h。可转位面铣刀、立铣刀和槽

10、铣刀的切削性能提高到一个的水平，刀具寿命可提高50%-250%30%-40%。美国一家公司承受这种型刀片制作的立铣刀干铣削17-4PH 不锈钢的周边，切削用量为：304m/min1270mm/min0.14mm/z，20S 去除余量36cm3。断屑槽型应的通用断屑槽型系列。如瑞典Sandvik 公司推出的R、M 和F 等槽型系列(钢材粗加工、半精加工和精加工相应承受PR、PM 和PF 的槽型，切不锈钢时用MR、MM MF 的槽型，切铸件和有色金属用KR、KM和KF的槽型)，以及以色列Iscar公司以“霸王刀”为典型的槽型设计都独树一帜。 上的法前角可调整为零度或负值，而工作前角为适宜的正值，所

11、以切削力小，刃口强度高，抗高速时的磨损力量强，预示着高速加工刀具刃形构造进展的方向。开发与承受型刀具，以适应现代切削技术需求具，具有高效或创工艺的特点，对推动这些行业加工技术的进步起到了重要作用。如德国Guhring 公司推出的加工铝合金缸盖用的成套刀具(包括面铣刀、导管孔阀门座复合镗刀、阶梯孔镗刀、整体硬质合金直槽钻、阶梯钻、鍃钻等)；日本东芝公司的高效陶瓷铣刀、金刚石铣刀(4000 m/min)及硬质合金孔加工刀具；Sandvik 公司推出的 铣刀，一次走刀即可生产出成品(最大吃深可达 5.5mm)至用於槽铣。还有Iscar 公司研发的SUMO(束魔)全系列刀具产整体硬质合金立铣刀的变形金

12、刚立铣刀、适於铣深腔(8 mm)的风火轮铣刀，以及高进给率密齿型铣刀(用迷你型蝴蝶刀片)、可高效铣削的UPGRADE3SandvikCoroMill490铣刀；日立公司研发的ASR 多刃型高进给圆弧角铣刀，能对模具型腔进展小切深高进给加32mm -5 刃圆弧角铣刀(使用JX1045 超润滑涂层刀片)40CrMnMo7 300m/min(3000r/min)2 2.5 倍，可达50m/min3.3mm/z0.3mm。山高车削材质等级TP3500已於近日全推出，这使得该公司用於ISO P应用领域(钢件车削)的DuratomicTM 材质等级系列进一步得到充实。TP3500 的良好韧性能满足更多客户

13、的需求，它供给的韧性水平同样也适於ISO M应用领域(不锈钢车削)。TP3500 在各种加工(从精加工到重载断续切削)中均能发挥出同样的超群性能。无论是处理粗加工和断续车削、小零件车削还是不锈钢车削，即便是恶劣的工况，型Duratomic 均可。因此，它是承受混合生产时的一个抱负选择。值得一提的是，为满足汽车制造业和其它行业不断增长的需求，Kennametal 集团旗下德国WIDIA 公司开发出了一系列成套高效刀具。在加工曲轴方面，它拥有曲轴内铣、曲轴高速外铣、车拉、车车拉等各种高效专用刀具。如承受多排车车拉刀具，可32 秒加工出一根曲1800 多个用户在使用WIDIA 公司专用刀具进展曲轴生

14、产。美国Kennametal 公司近年来推出的SPF 钻头和Harvi TM 睐，前者适於加工航空航天工业中的碳纤维强化聚合物基复合材料(CFRP)，这种材料大量 地使用在机翼、机身、尾翼、推动和着陆等装置中。SPF 钻头的钻尖具有特别几何外形，使得钻头定心性好且令刃口格外锐利，避开了钻孔时CVD PCD(聚晶金刚石)钻的2倍以上。Harvi TM 系列整体立铣刀是加工不锈钢及钛合金、镍基合金等耐加工材料的专用刀具， 其特点是 5 刃、38大螺旋角、带刀尖圆角、刃间非对称设计、刃沟截面外形为抛物线、承受AlTiN(MT) 涂层，因此能适应高效率加工。势，成为领先性厂商热推的品。山高於今年10

15、月全推出的Double Octomill 双八面刃平面铣刀便是这样一款产品，它同时适用於粗、精加工。这款双八面刃平面铣刀使用正前角刀片，刀片拥有16 个切削刃。刀片座承受创设计的HSS HSS 定位销(HRC 65)能确保刀片座具有极长的使用寿命。大修光刃 (2mm)与极高精度结合的型刀片设计使得轴向跳动量可到达最正确状态期，并有效节约了本钱。Double Octomill 双八面刃铣刀的硬镀层(HV 700)并不仅仅表达出刀具的高质量，其还能起正常的刀片锁紧解决方案，使加工操作更简易且更具安全性。多功能刀具与特别构造的刀具相继面世利用数控机床的柔性和多功能刀具进展组合加工是当前切削加工的一个

16、显着特点。图 4 显示了多功能车刀(Kennametal)的加工原理图，其可完成车外圆、端面和镗孔等工作。日本三菱公司开发的OCTACOT多功能铣刀可安装八角形刀片或圆刀片，在加工中心上完成铣平面、沟槽、台阶、倒角、轮廓加工和斜面等多种加工。刀具和带高压内冷却通道刀具等来降低切削区温度，提高刀具使用寿命。热管式车刀与热管式面铣刀也别具特色的构造与一般外圆车刀和硬质合金面铣刀根本刀齿内部制成了热管。4 多功能车刀加工图削温度(热管的热导率要比相当的银、铜棒高几百倍)，提高冷却效果，故无需再从外部浇注切削液，尤其适於在数控机床、加工中心和自动生产线上应用。刀具冷却通道的设计也是高速加工刀具构造设计

17、的重要问题。因高速加工时会产生大量热 (油)通道输送到 内冷却供液(油)通道的刀具已从深孔加工刀具扩展到一般浅孔钻、铰刀和立铣刀等产品上。例如，Seco 刀具公司推出的可更换硬质合金头部的钻头(头部有三种钻型：P 型牌号的头部适於切钢，K 型适於切铸铁和铝件，M 型适於加工高强度钢和耐腐蚀钢)。日本使用的 TiN 涂层硬质合金单刃铰刀(切削速度高达 150-400m/min)，它们都是有内冷却供液孔的，并且规格MZS 径可小到 3-4.5mm，油孔直径为 0.4-0.6mm。即使切削条件很差的切断刀，目前也有承受这种冷却方法的。供液方式可通过机床主轴或刀夹来实现。对刀具装夹的要求(如力 和转矩的传递)，还应具有高的定位精度和联接刚性，并尽量减小径向尺寸和质量。 (如德国开发 的 1:10 短锥空心锥柄自动快换夹头)、热缩夹头、三棱静压夹头、内装动平衡机构的刀柄、转矩监控夹头等品。目前，各种夹头已成为专业化工具厂生产高速切削刀具的配套产品。例如Sandvik 公司的CoroGrip 夹头