刀具为高速加工带来滚滚利润
发布时间:2023-07-07 12:09:53 来源:诺特机械网
刀具为高速加工带来滚滚利润
近十年来,随着高强度钢、高温合金、喷涂材料等难加工金属材料以及非金属材料与合金材料应用的增加,现代刀具已不局限于目前广泛使用的高速钢刀具和硬质合金刀具,超硬材料刀具、涂层刀具与合金材料刀具更是今后的发展趋向,切削效率得了进一步的提高。
刀具材料
刀具的品质取决于刀具的材料(基材)、几何形状和涂层。童装T恤如果刀具的基材选择不当,即使是选用世界上*好的设计和罗马柱涂层也发挥不出其功效。基材质量*显著的指标就是晶粒度。一般而言,晶粒度越小的刀具越适合用于高速加工场合。对于高速加工,推荐使用0.5μm或更小的晶粒度。
即便是晶粒度相当也还会存在一些其他的因素影响刀具的品质,这些因素就是硬度和横向断裂强度。对于给定的基材,硬度和横向断裂强度会受到钴含量的影响。以往为提高硬质合金的韧性,通常是增加Co的含量,所会出的代价则是硬度的降低。现在,这种情况可通过细化晶粒得到补偿,并使硬质合金的抗弯强度得到提高,已达到并超过普通HSS钢的抗弯强度,从而使超细颗粒硬质合金受到青睐。人们正在逐渐改变P类硬质合金适切钢,而K类硬质合金只适合加工铸铁和铝等有色金属的选材习惯。细晶粒硬质合金的另一优点是刀具的刃口锋利,尤其适用于高速切削粘而韧的材料。
硬质合金刀具材料的发展主要是对细晶粒(1~0.5)和超细晶粒(<0.5)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度得到大大提高,可替代高速钢制造小规格钻头、立铣刀和丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命也远远超过了高速钢。
每把用于高速加工的刀具都有三个重要特性:精度、刚度和使用寿命。在模具工业中,模具制造商们如果不想在钳工工序上花费大量时间,就要高度重视每一把球头铣刀的精度。对腔体进行钳工修复需要大量的返工时间,很容易就会把盈利变成亏损。因此,模具制造商们要清楚地认识到:买一把高精度的刀具要多付一些钱,但与钳工的额外工作时间及报废的刀具装置相比,这项投入根本就算不得什么。
高速切削模式下,对于加工的要求使得刀具及其耐受径向、轴向力的能力变得十分重要。传统端铣刀,其芯部直径厚度大约为整个刀具直径的50%,芯部直径与沟槽的齿槽深度成正比。在碳钢的标准铣削操作中,这一设计应用良好,但在对D2和H13之类模具钢进行高速加工时,这种设计的刚性就不够了。锻模/铸模加工所用的端铣刀必须采用浅一些的齿槽,以支持更厚的芯部直径。高速切削方式要求切削深度不超过刀具直径的10%,与传统加工方式相比所需的容屑空间小得多,所以可以牺牲齿槽深度将芯部直径加厚。
刀具涂层
高速切削与传加工方式相比产生的热量较少,但是切口的温度也更恒定。因此,需要更先进的PVD涂层来支持刀刃。在大多数加工应用场合,像TiN、TiCN以及单层的TiAlN这样的标准涂层已经能满足应用。但在高速加工方式下,要想达到令人满意的刀具寿命,涂层和刀具必须满足更高的要求。与硬质合金基材相似,刀具的不同涂层在肉眼看来往往没什么区别,但在显微镜下则大不相同,仅是TiAlN的变种就多不胜数。和硬质合金基材相似,决定涂层之间区别的还有工热气球艺。事实上,工艺已受到人们越来越多的重视,有些涂层的专业生产厂家甚至还为其工艺申报了专利,以防止竞争对手的仿制。从加工的角度来看,试验已经证明高速加工场合下多层涂层*为理想。多层涂层的每一层中都融入了其它专利成分,防止涂层中的切屑穿透全部涂层刺入基材表面,而将它们偏转到相邻的层。所以与常规的单层PVD涂层相比,多涂层的刀具寿命会得到显著提高。
结论
关于高速加工人们常常有一个错误的概念,就是认为机床是高速加工生产中的*大投资。实际上在机床的整个使用周期里,使用厂家在切削刀具上的投入要远远超过机床本身的费用。因此,要真正实现成本*低化和利润空间的*大化,就必须选用先进适用的刀具。
优质的切削刀具具有更坚固的基材、特别设计的几何形状和更有效的保护涂层,提高了刀具的使用寿命和表面光洁度。更高的质量标准增加了终端客户的初始投资,然而所换来的是机加工时间的大大缩短。企业在获得较短生产周期的同时其产品质量也具有了可重复性,操作者完全可以让机床自行运转。因此,要想在刀具上节省成本并非什么聪明之举。本来应当强调的是生产上的长期节约,却往往把注意力集中在了对初始成本(刀具)的节省上。所以,如果增加对刀具装置的初次投资能够实现生产成本的*低化,*终人们还是能充气膜通过提高生产率获得更大的利润。
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近十年来,随着高强度钢、高温合金、喷涂材料等难加工金属材料以及非金属材料与合金材料应用的增加,现代刀具已不局限于目前广泛使用的高速钢刀具和硬质合金刀具,超硬材料刀具、涂层刀具与合金材料刀具更是今后的发展趋向,切削效率得了进一步的提高。
刀具材料
刀具的品质取决于刀具的材料(基材)、几何形状和涂层。童装T恤如果刀具的基材选择不当,即使是选用世界上*好的设计和罗马柱涂层也发挥不出其功效。基材质量*显著的指标就是晶粒度。一般而言,晶粒度越小的刀具越适合用于高速加工场合。对于高速加工,推荐使用0.5μm或更小的晶粒度。
即便是晶粒度相当也还会存在一些其他的因素影响刀具的品质,这些因素就是硬度和横向断裂强度。对于给定的基材,硬度和横向断裂强度会受到钴含量的影响。以往为提高硬质合金的韧性,通常是增加Co的含量,所会出的代价则是硬度的降低。现在,这种情况可通过细化晶粒得到补偿,并使硬质合金的抗弯强度得到提高,已达到并超过普通HSS钢的抗弯强度,从而使超细颗粒硬质合金受到青睐。人们正在逐渐改变P类硬质合金适切钢,而K类硬质合金只适合加工铸铁和铝等有色金属的选材习惯。细晶粒硬质合金的另一优点是刀具的刃口锋利,尤其适用于高速切削粘而韧的材料。
硬质合金刀具材料的发展主要是对细晶粒(1~0.5)和超细晶粒(<0.5)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度得到大大提高,可替代高速钢制造小规格钻头、立铣刀和丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命也远远超过了高速钢。
每把用于高速加工的刀具都有三个重要特性:精度、刚度和使用寿命。在模具工业中,模具制造商们如果不想在钳工工序上花费大量时间,就要高度重视每一把球头铣刀的精度。对腔体进行钳工修复需要大量的返工时间,很容易就会把盈利变成亏损。因此,模具制造商们要清楚地认识到:买一把高精度的刀具要多付一些钱,但与钳工的额外工作时间及报废的刀具装置相比,这项投入根本就算不得什么。
高速切削模式下,对于加工的要求使得刀具及其耐受径向、轴向力的能力变得十分重要。传统端铣刀,其芯部直径厚度大约为整个刀具直径的50%,芯部直径与沟槽的齿槽深度成正比。在碳钢的标准铣削操作中,这一设计应用良好,但在对D2和H13之类模具钢进行高速加工时,这种设计的刚性就不够了。锻模/铸模加工所用的端铣刀必须采用浅一些的齿槽,以支持更厚的芯部直径。高速切削方式要求切削深度不超过刀具直径的10%,与传统加工方式相比所需的容屑空间小得多,所以可以牺牲齿槽深度将芯部直径加厚。
刀具涂层
高速切削与传加工方式相比产生的热量较少,但是切口的温度也更恒定。因此,需要更先进的PVD涂层来支持刀刃。在大多数加工应用场合,像TiN、TiCN以及单层的TiAlN这样的标准涂层已经能满足应用。但在高速加工方式下,要想达到令人满意的刀具寿命,涂层和刀具必须满足更高的要求。与硬质合金基材相似,刀具的不同涂层在肉眼看来往往没什么区别,但在显微镜下则大不相同,仅是TiAlN的变种就多不胜数。和硬质合金基材相似,决定涂层之间区别的还有工热气球艺。事实上,工艺已受到人们越来越多的重视,有些涂层的专业生产厂家甚至还为其工艺申报了专利,以防止竞争对手的仿制。从加工的角度来看,试验已经证明高速加工场合下多层涂层*为理想。多层涂层的每一层中都融入了其它专利成分,防止涂层中的切屑穿透全部涂层刺入基材表面,而将它们偏转到相邻的层。所以与常规的单层PVD涂层相比,多涂层的刀具寿命会得到显著提高。
结论
关于高速加工人们常常有一个错误的概念,就是认为机床是高速加工生产中的*大投资。实际上在机床的整个使用周期里,使用厂家在切削刀具上的投入要远远超过机床本身的费用。因此,要真正实现成本*低化和利润空间的*大化,就必须选用先进适用的刀具。
优质的切削刀具具有更坚固的基材、特别设计的几何形状和更有效的保护涂层,提高了刀具的使用寿命和表面光洁度。更高的质量标准增加了终端客户的初始投资,然而所换来的是机加工时间的大大缩短。企业在获得较短生产周期的同时其产品质量也具有了可重复性,操作者完全可以让机床自行运转。因此,要想在刀具上节省成本并非什么聪明之举。本来应当强调的是生产上的长期节约,却往往把注意力集中在了对初始成本(刀具)的节省上。所以,如果增加对刀具装置的初次投资能够实现生产成本的*低化,*终人们还是能充气膜通过提高生产率获得更大的利润。
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