難加工材料的加工一直是制約機械加工生產(chǎn)效率的瓶頸,而要提高加工效率需要首先了解什么是難加工材料,以及難加工材料的一些特點。
在鈮合金的加工中,我們主要使用焊接刀具,刀具的牌號一般選用的是yd系列和yw系列的硬質(zhì)合金車刀。鈮合金材料均具有熱傳導率較低的特點,切削時產(chǎn)生的熱量很難擴散,致使刀具刃尖溫度很高,切削刃受熱影響極為明顯。這種影響的結(jié)果會使刀具材料中的粘結(jié)劑在高溫下粘結(jié)強度下降,wc(碳化鎢)等粒子易于分離出去,從而加速了刀具磨損。
其次,鈮合金材料塑性強,切屑不容易折斷,加工過程中如果排屑不暢,切屑就會堆積在刀具前刀面上,在劇烈摩擦條件下,材料的強度、硬度會迅速提高,加上大量熱量產(chǎn)生的高溫,瞬間就能使刀具損壞。另外,鈮合金材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產(chǎn)生反應,出現(xiàn)成分析出、脫落,或生成其他化合物,這也加速形成崩刃等刀具磨損現(xiàn)象。
針對切削中產(chǎn)生的這些現(xiàn)象,我們主要通過對刀具的刃磨角度和切削用量的調(diào)整來改變加工效果。因為鈮合金在切削時產(chǎn)生的熱量不宜擴散,所以我們在刃磨車刀時選擇了5°的前角,斷屑槽刃磨為圓弧式,配合很小的進給量,采用豬油作為潤滑液,這樣可使鐵屑流暢排出,可使刀具的使用壽命大大地延長,從而提高加工效率。銑加工中適合用較為鋒利的硬質(zhì)合金立銑刀。
鈦合金也是由于強度高、導熱系數(shù)低被認為是難加工材料,因為材料導熱系數(shù)低,需要加注充分的冷卻液,否則切削熱容易積累在刀頭部分使刀尖過熱而快速磨損。另外,鈦合金對刀具的鋒利程度要求很高,刀具一般開有20°左右的前角,主、副后角和主、副偏角一般不做特殊要求。主、副后刀面能在刀具磨床精磨出來,沒有條件的話,用普通淡青色碳化硅砂輪經(jīng)過精心修整后刃磨,然后用細碳化硅油石仔細打磨主、副后刀面。直到用手指甲順著刀刃刮一下,感覺刃口很光滑,阻力很均勻,不能有缺口。如果像刮在鋸齒上一樣,在使用當中,刀刃上的缺口會迅速擴大,直到刀具損壞。車削鈦合金在使用硬質(zhì)合金刀具時,切削速度不宜超過80m/min,高速鋼刀具應更低。銑削鈦合金時,較為適用的刀具是超硬直柄立銑刀hss-al,貴陽西南工具數(shù)控刀具公司出品,使用時需要有充足的冷卻。
高溫合金的牌號也很多,我們接觸過的有g(shù)h202、gh169、gh131,總的來說,它們的共性就是硬度高、強度高、散熱性差。因此,我們通常加工此類材料都是采用yt、yd、yw焊接硬質(zhì)合金刀具,配合低轉(zhuǎn)速、大的吃刀深度來加工,效率還是較為理想的。如采用機夾刀具加工,切削速度的確可以提高一些,但是吃刀深度一般就不能超過3mm,相比而言,效率沒有提高,成本反而上去了。
在難加工材料中還有一些有色金屬,它們因為加入了一些稀有金屬從而改變了它們的加工性能。例如鈹青銅,因為稀有金屬鈹?shù)募尤胧沟盟募庸ば阅鼙憩F(xiàn)為對刀具的磨損加快、零件的尺寸不易控制。為此,我們在刀具的刃磨上下功夫,根據(jù)鈹青銅的特性,把刀具的前角磨為2°為了進一步的提高刀具的耐磨性,又刃磨了較小的副偏角和后角。并且選擇了較低的切削速度和小的吃刀深度。加工時為了降低切削熱的產(chǎn)生,使用大量切削液既可以降低切削熱,又可以把大量的鐵屑沖刷掉,從而使加工順暢,保持刀具的鋒利,從而延長刀具的使用壽命,提高加工的生產(chǎn)效率。
通過對實踐的總結(jié)使得我們在加工難加工材料上有了一些經(jīng)驗,那就是首先要總結(jié)材料的特性,根據(jù)材料特性尋求加工方法。