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刀具新规则2:需要加工专业知识
作者:liven    专题来源:切削技术网    点击数:1407    更新时间:2011-3-14    
为了应对不断变化的生产需求和越来越具有挑战性的工件材料,切削刀具技术正在快速发展。当今的机械加工厂需要以一种与过去不同的方式来看待它们的切削刀具以及刀具供应商。

上一部份:刀具新规则1:用你的机床完成更多加工任务

当刀具制造商开发更高性能的切削刀具时,他们通常是通过为特殊的加工工艺定制刀具和工具系统而获得这种高性能。随着刀具供应商越来越频繁地针对日益增多的特定加工用途而开发刀具,可选刀具的范围和种类也在不邮曾加。其结果是,对于那些希望获得具有竞争性的加工性能和生产效率的车间来说,如今已不可能期望仅仅依赖从普通刀具产品目录中扫随出来的通用刀具来达到这一目的。
事实上,由于存在太多选择,如今的加工车间已不能期望只依赖自己的知识来寻找正确的刀具产品。它们需要做的是寻找正确的刀具供应商。任何刀具企业的专业知识不再被认为只是一种令人愉悦和偶尔有用的产品附属物。如今,成熟的加工厂必须期望并要求刀具供应商提供有用的刀具专业知识,作为购买其刀具产品的一个组成部分。
这些刀具专业知识可能具有不同的形式,主要包括:

图4 Precision Dormer公司开发的这种CDX-Inox钻头是为加工特定材料而定制刀具的另一个实例。该钻头通过采用一条细棱带,减小与工件表面的接触,从而可避免在钻削不锈钢时常见的加工硬化现象。正的几何角度和内冷却供液孔有助子进一步解决不锈钢的断屑和排屑问题

1 有关材料的专业知识

Precision Dormer公司的Andrew Hunter列举了针对特定的被加工材料定制钻头性能的各种不同方式。在过去,可能仅仅将刀具分为“涂层刀具”和“非涂层刀具”就足够了。而现在,存在着可满足加工不同工件材料需求的、范围非常广泛的各种涂层成分和结构。即使现在人们对刀具基体也倾注了越来越多的注意力,但涂层技术仍然是当今刀具研究和开发最重要的领域。还有一个重要领域则是刀具本身几何结构的创新设计。
通过对这三个要素以及其它一些因素的专门设计,不仅可以定制切削难加工材料用的刀具,而且也可以定制用于切削看似易于加工材料的刀具。无论用于切削何种类型的被加工材料,刀具供应商都应该能够遴选出可获得更好加工性能的正确刀具。
以铝加工刀具为例。一种为铝加工而设计的钻头其材料含钨量很高,从而使刀具表面非常光滑,可避免产生积屑瘤。此外,钻头的几何结构应能伸展和分断切屑,以抑制铝易于形成软而粘切屑的趋势。通过考虑这些要素,可确保该钻头在加工任何特定的金属或非金属材料时,都能获得最佳切削性能。

2 有关工件的专业知识

对选择刀具同样至关重要的另一个因素是工件几何形状。为了加工一种具有一些可达性很差的几何特征的复杂工件,加工车间可能需要对非标刀具进行大量投资,以克服极具挑战性的余隙加工难题,以及被迫采用效率很低的切削方式,以应对使用性能不佳的刀具可能造成刚性差和支承不良的问题。

图5 SL7O/4O工具系统
一个专业刀具供应商不仅应该具有关于材料的专业知识,而且应该具有关于工件的专业知识,能够提供为难加工的工件类型而定制的加工系统。难加工工件类型的一个实例是涡轮机的转轮和机壳。这些复杂零件通常是用难加工的合金制成,其廓形特征通常是具有各种困难的公差要求的凹腔。为了应对加工这些零件的特殊困难,山特维克可乐满公司开发了SL70/40模块式工具系统(图5)。这是一种可组装的快换工具系统,可以对几乎任何涡轮机转轮或机壳的几何特征进行稳定的重载加工。通过将几种模块化组件组装成不同的结构,该工具系统就能以针对不同涡轮特征的正确公差提供正确的加工支持,同时,该工具系统还集成了高压冷却(HP)技术,在加工难加工材料时可将高压冷却液输送到切削刃上方的正确位置。

3 有关终端市场的专业知识

不同的行业具有不同的加工要求,刀具供应商应该能够帮助加工车间满足这些要求。某些材料本身正具有越来越鲜明的行业特征,一个典型的例子就是复合材料。目前,Precision Dormer公司正为开发用于航空工业的复合材料钻削刀具及其应用技术而大量投资。某些零件的加工挑战也与特定的行业有关。山特维克可乐满公司的航空项目开发经理Chris Mills以工件的表面完整性为例来说明这一点。在航空工业以外的其他行业,表面完整性并非加工车间必须共同面对的关键考核指标。然而,在航空工业,加工产生的力和温度有可能引起工件的显微硬度变化、塑性变形和残余应力,这些都可能导致精密航空零件的性能不合格。
山特维克可乐满研究了这种现象,并重点分析了刀具的切削刃后刀面磨损对加工表面质量的影响。在此基础上,该公司开发出了能够控制这种磨损的刀具和切削技术,从而使航空零件供应商能够满足甚至是最严格的表面完整性要求。

4 定制刀具的技术咨询

对于标准刀具,可能并不总是需要技术咨询。通过参与工艺设计,刀具供应商还能确定定制刀具在哪些加工场合能够真正创造最大价值。如果刀具供应商具备了与车间的特定加工挑战相关的丰富知识,那么定制刀具时可能只需要在标准刀具基础上进行不大的改动即可,例如,可能只需在已经非常接近车间加工要求的标准刀具上增加一个特定的角度,就能满足加工要求。

下一部份:刀具新规则3:更多地利用PCD、CBN刀具

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