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山高刀具:铸铁加工崩边现象该如何处理?
来源:中国数控机床网   发表时间:2019/3/16 5:07:00  浏览次数:
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 灰铁的加工特性

  灰铸铁具有脆性和低抗拉强度的特性(铸铁组织可以看成是充满石墨孔隙的铁碳合金组织。片状石墨的存在降低了铸铁的塑性和韧性),是典型的脆性材料。

  灰铸铁中片状石墨的石墨腔结构,其尖锐边缘易形成裂纹。切削时,在刀具剪切力作用下,裂纹沿最小抗力方向发展,导致切屑的崩碎断裂。因此灰铸铁在切削加工时形成易断的崩碎切屑,与此同时,刀具在灰铸铁加工过程中处于断续切削工作状态,在切削基体中的石墨时,刀具处于空程状态,在切削金属基体时,刀具发生切削作用,刀具不断切入切出,引起刀具靠近切削刃处产生高频次的拉、压应力循环,交变载荷使得刀具表层产生疲劳而导致刃口处的微小崩刃,降低了刀具的切削性能。

 在切削过程中,被切削的灰铸铁组织频繁地无规则断裂,引起切削力的不稳定变化,对切削刃产生较大的冲击。灰铸铁切削时生成典型的崩碎切屑,切屑的变形系数小、其刀屑接触长度极短,使得切削力、切削热集中在刃口较小区域,对刀具产生了热冲击磨损。

 刀具在切削灰铸铁时产生的崩碎切屑碎片及脱落的碳化物硬质点常常引起工件表面和后刀片研磨作用导致后刀面VB磨料磨损;后刀面一旦磨损后,切削温度明显升高,细小崩碎切屑易进入刀屑界面,在高温高压下,切屑中的铁元素与刀具及刀具表层的粘结相,形成无限置换固溶体,导致扩散磨损,同时切屑软化粘附在刀具表面,在刀具磨损表面形成了一层均匀的粘附层导致粘合磨损。一旦切削刀具刃口磨损或崩刃,造成切削力的急剧加大,使工件已加工表面质量明显下降,易出现边缘断裂或崩落,易崩边;

  不同主偏角产生的结果

  90主偏角会将进给力径向导入工件材料较薄的部分;

45主偏角会将力导向更宽基体所支撑的材料;

 当进给力超出材料强度时会出现缺口和毛刺。铸铁等脆性材料往往会出现缺口,而更具有韧性的工件材料往往会出现毛刺。而更具有韧性的工件材料往往会出现毛刺。其将进给力导向了工件材料更强韧的部分。这减少或消除了工件缺口或毛刺的形成。

      不同刃口槽型所产生的效果

 采用锋利槽型的刀片,可以有效的减小切削力,减小崩边的产生。在这个时候,fz是受到刀片的平均切屑厚度限制的。尽量选择强度好的刀片类型但刃口要锋利(切削轻快的槽形,大前角,锋利但不乏强度的刃型(较小的刃带宽度T),在粗加工的时候,如果在工况不太稳定的时候,采用大的fz(超过0.2)时候,会加剧崩边现象的产生。特别是在刀具切入和切出工件时候的出刀部位。在刀片磨损超过0.3以后,这种现象同样会加剧。

  不同材质所产生的效果

 物理气相沉积(PVD),涂层应用厚度更薄,并适用于相对比较锋利的切削刃。涂层可以增加润滑性,并有利于减少刀具和工件之间产生的切削力,切削相对轻快。特别对于精加工时的崩边现象,会有很大的改善。

  其它因素

  在目前中国机加工市场上,对于铸铁材料的加工,从实际加工效果来看,球铁材料(主要是产生毛刺)(QT450以下)的刀具寿命要好于灰铁(主要是工件崩边)。工件崩边和毛刺导致换刀占了很大的因素。除了我们经常采用的采用45度主偏角,采用锋利槽型的刀片,相对小的每齿走刀。还有加强工件自身的装夹刚性(在薄弱部位添加辅助支撑),还可以采用改变刀具的位置等等。

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