深孔加工機(jī)用于新材料加工的切削刀具為客戶

為了滿足當(dāng)今世界環(huán)保的挑戰(zhàn)，現(xiàn)已發(fā)展成為不少外資企業(yè)制造工廠的專業(yè)配套供應(yīng)商。蘇州威鴻鑫精密機(jī)床有限公司是威鴻鑫機(jī)械有限公司在地區(qū)的分公司，汽車制造生產(chǎn)的趨勢聚焦于降低燃油消耗和減輕汽車重量。這些要求通過研發(fā)機(jī)械性能更高的新材料來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這些材料的達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)時，為了解金融危機(jī)下臺資企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，不利的一面是這些新型材料對加工來說總是硬度更高且更耐磨。
    隨著新型材料在各類工業(yè)零件中的廣泛應(yīng)用，2009年7月16日上海東博國際機(jī)床展覽會（EASTPO2009）上，刀具材料也相應(yīng)地得到快速的發(fā)展。讓我們關(guān)注節(jié)約時間和提高經(jīng)濟(jì)性的新刀具。
    在聚晶金剛石(PCD)的刀具系列中，記者采訪了蘇州威鴻鑫精密機(jī)床有限公司總經(jīng)理劉茂松先生。　　堅持質(zhì)量 永續(xù)經(jīng)營　　一個企業(yè)要想在當(dāng)今競爭激烈的機(jī)場上永保不敗之地，進(jìn)展也越來越快。第一次合成是在二十世紀(jì)五十年代，必須要有高尖端的機(jī)床“武器”在手?！皥猿仲|(zhì)量，PCD現(xiàn)在在全球范圍內(nèi)使用，技術(shù)提升，并被看成是強(qiáng)有力的節(jié)約成本的刀具解決方案。
    有色工件材料范圍內(nèi)，穩(wěn)定成長，對于一系列的非鐵系工件材料，永續(xù)經(jīng)營”是威鴻鑫的公司信念，如鋁合金、塑料、增強(qiáng)塑料、陶瓷、石墨和范圍廣泛的其它工件材料，他們已經(jīng)在深孔鉆做了20多年，它是一種性能無與倫比的刀具材料。
    PCD刀具特性
    金剛石
    金剛石本質(zhì)上是一種純碳。已知的碳有兩種形態(tài)：石墨和金剛石。在石墨形態(tài)中，能夠在這個很冷門的行業(yè)中從事20多年不是件容易的事情。為了最大程度的了解客戶的需求，碳原子為六邊形排列，他們積極地參加內(nèi)地的展會，在一個平面內(nèi)的原子間距大，通過參加展會，這使得材料很軟。但是就金剛石而言，從一些客戶那里了解市場上最新的發(fā)展動態(tài)和一些相關(guān)的知識，碳原子是以一種等軸或立方的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列。正是這種獨(dú)特的碳原子緊密連接的排列使得金剛石成為人類已知硬度的材料。
    制備工藝
    PCD是由大量隨機(jī)定向的金剛石顆粒在極困難的條件下進(jìn)行人工合成得到的。它通過在高壓高溫下燒結(jié)精選的金剛石顆粒進(jìn)行制備。燒結(jié)過程在金剛石穩(wěn)定區(qū)內(nèi)被嚴(yán)格地控制，然后再去不斷改良原有的產(chǎn)品，于是生產(chǎn)出一種極硬且耐磨的結(jié)構(gòu)。
    特性
    以聚晶形態(tài)組成的金剛石提供了一種強(qiáng)大的切削刀具，直到制造出最合適客戶需求的機(jī)床。劉總說：“客戶最怕維修，它提供極好的硬度及由此得到的耐磨性，維修就要停工，并與聚晶結(jié)構(gòu)所帶來的極佳韌性相結(jié)合。此外，會影響到他們的生產(chǎn)進(jìn)度，金剛石擁有所有刀具材料中的導(dǎo)熱性，我們也怕維修，使得熱量迅速從切削刃傳遞出來。
    除PCD與鐵的高親合力以外，因?yàn)閷ξ覀円彩且环N資源消耗。因此，PCD不會與工件材料粘結(jié)，我們對產(chǎn)品品質(zhì)要求很高，在正確的切削參數(shù)下，積屑瘤是最小化的。所有的Secomax PCD刀具都擁有鏡面拋光的前刀面，提供最低的摩擦系數(shù)和光滑的切削刃。
    工件材料
    鋁合金
    鋁合金已成為交通工業(yè)需求的致力于減輕重量的理想材料。盡管鋁合金的生產(chǎn)在能量消耗上具有更大的初始需求，但在長期運(yùn)作中證明有更多的益處，這些合金的性能將超過其它與其競爭的材料。純鋁的硬度低、耐腐蝕。舉例講，添加銅或鎂等合金元素將使該材料具有更高的強(qiáng)度。巿場上有很多種鋁合金，最著名的莫過于分別用于汽車與航空航天行業(yè)的2000及6000系列。鍛造和鑄造鋁合金之間有明顯的分界線，各有幾種不同的材質(zhì)等級，而且有各式各樣的硬化處理性能。
    對于硅（Si）含量低到中等的硅合金來說，PCD在銑削應(yīng)用與粗加工中提供了最好的耐磨性。所遭遇到的最常見的問題應(yīng)該是積屑瘤。即使是很高的切削速度，加工低硅鋁合金時也會發(fā)生這種情況。切削刃的幾何角度和質(zhì)量必須要被小心地應(yīng)用。
    采用這樣的參數(shù)，當(dāng)與工件的接觸時間越久，產(chǎn)生的熱量上升，其直接的影響就是刀具壽命的縮短。
    對于加工高硅鋁合金，PCD的耐磨性被完全地利用。關(guān)于這些材料的一些研究突出了刀具磨損與硅顆粒大小之間的關(guān)系，硅顆粒越大導(dǎo)致工件的耐磨性提高。刀具的質(zhì)量對于鋁合金加工應(yīng)用的成功將有相當(dāng)重要的作用：跳動量低將防止切削刃的負(fù)載不一致
    對于PCD刀具，磨損的發(fā)展隨著切削速度逐漸提升，直到切削速度高于引起磨損迅速上升的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)?shù)毒邏勖s短時，應(yīng)降低切削速度。刀具壽命很大程度上并不依賴于進(jìn)給量。只要不發(fā)生切削刃微崩，高進(jìn)給量通?？梢蕴峁└斓慕饘僖瞥识豢s短刀具壽命。然而，它不應(yīng)超過刀尖半徑值的一半。對于切削深度，山高刀具推薦切削刃長度的65%為最大值。 Secomax PCD刀片經(jīng)過拋光的表面意味著冷卻液并非必需。然而，當(dāng)切削刃周圍形成積屑瘤或產(chǎn)生切屑堆積時，冷卻液可以為您提供幫助。

金屬基復(fù)合材料
    金屬基復(fù)合材料(MMC)是鋁或鈦鋁為基體所制成的，這是迄今最常見的基體材料。添加到基體材料的是一種陶瓷增強(qiáng)劑，最常見的是顆粒形式，但偶爾也會發(fā)現(xiàn)更難加工的纖維形式。一系列陶瓷材料被用于MMC，但目前最常見的是Si。根據(jù)需求的材料耐磨性，添加的含量為15％～40%。
    在以下零件，這些材料正在逐步替換像鑄鐵這樣的重材料：剎車盤，發(fā)動機(jī)缸體，活塞，缸套。
    當(dāng)加工MMC時，切削速度應(yīng)與材料中的陶瓷含量相適應(yīng)。陶瓷增強(qiáng)劑的含量越高，工件就越耐磨，因此為了保護(hù)切削刃，切削速度應(yīng)該更低。正角切削刃通常在鋁合金加工時是被接受的，但是負(fù)角刀片為嚴(yán)重增強(qiáng)的材料提供強(qiáng)化的切削刃。
    雙金屬材料
    加工出現(xiàn)在一個零件上的兩種不同材料通常是個很大的挑戰(zhàn)。最普遍的應(yīng)用之一是對裝有灰鑄鐵缸套發(fā)動機(jī)缸體的硅鋁材料進(jìn)行面銑。加工這些雙金屬零件對刀具供應(yīng)商產(chǎn)生一個挑戰(zhàn)，在對其中一種金屬進(jìn)行加工時得心應(yīng)手的刀具材料通常對另一種金屬就不會很有效。就面銑硅鋁發(fā)動機(jī)缸體而言，解決方案是可以采用PCD。
    當(dāng)使用PCD時，你必須考慮下列條件：PCD是加工鋁合金的完美切削刀具。它可以在保持極佳的刀具壽命的同時以很高的切削速度進(jìn)行加工。用PCD加工鐵系金屬的灰鑄鐵時將導(dǎo)致快速的化學(xué)磨損。化學(xué)磨損需要熱量來使其發(fā)展，因此，為了使PCD刀具上的化學(xué)磨損最小化，切削速度應(yīng)該降低并且使用充足的冷卻液。
    對于這樣的加工，最好的材質(zhì)等級應(yīng)該是粗顆粒度并具有盡可能高熱穩(wěn)定性的PCD30M。通過結(jié)合充足的冷卻液與在低切削速度下應(yīng)用正確的材質(zhì)等級，高效地加工諸如硅鋁發(fā)動機(jī)缸體之類的雙金屬材料是可行的。
    其它現(xiàn)有的雙金屬發(fā)動機(jī)，缸體由鋁合金組成（Si含量低），而缸套采用粉末燒結(jié)材料，或缸套采用MMC材料。
    碳纖維合成材料
    有了改進(jìn)功率重量比的目標(biāo)，通過在塑料、鋁合金、鈦合金等基體中混合纖維（碳、玻璃、SiC、芳族聚胺等），已經(jīng)出很多種合成材料。纖維可長可短，可以是導(dǎo)向型或平行型。這些參數(shù)中的每一個都將使材料性能與切削特性受到影響。
    用于航空航天最普遍的復(fù)合材料是CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)，PCD刀具對它特別有效。切削加工應(yīng)該在應(yīng)用過高進(jìn)給速度而導(dǎo)致纖維剝落的風(fēng)險和由于切削速度過高而導(dǎo)致切削刃微崩的風(fēng)險之間給予平衡。
    即使是鋒利的切削刃要去穿過軟的芯，碳纖維的增強(qiáng)作用將使切削刃快速鈍化。它在玻璃纖維強(qiáng)化材料上更加明顯。典型的CFRP零件是飛行器的翼梁。你也可以找到由這種零件材料制成的軸承、泵零件和套筒。
    鈦合金
    屬于超級合金的范疇，鈦合金通常表現(xiàn)為在高溫下有優(yōu)越的機(jī)械和化學(xué)性能，但是對可加工性不利。采用PCD刀具，你可以用硬質(zhì)合金刀具三倍的切削速度，并以小時來計算刀具壽命。
    塑料與增強(qiáng)塑料
    總的感覺是塑料材料的加工很容易。然而，軟塑料并不總是非常穩(wěn)定，假如沒有應(yīng)用正確的切削參數(shù)，加工過程總是要產(chǎn)生熱量，可能影響諸如表面結(jié)構(gòu)與顏色等尺寸與材料的屬性。PCD刀具對耐磨塑料（塑料用碳纖維（CF）和玻璃纖維（GF）進(jìn)行強(qiáng)化）特別有效。
    石墨
    對合成石墨進(jìn)行的大多數(shù)加工是為了生產(chǎn)電極。石墨雖軟，但非常耐磨。即使當(dāng)切削速度達(dá)到1000m/min時，PCD的刀具壽命仍將所向披靡。
    紫銅與黃銅
    當(dāng)沒有合金化時，這是相當(dāng)容易加工的材料。當(dāng)銅用鈹來強(qiáng)化時，需要降低切削速度。
來源：工具信息網(wǎng)

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