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OSG立铣刀切削性能试验研究是嘛

发布时间:2021-07-22 16:36:38 阅读: 来源:换热器厂家

OSG立铣刀切削性能试验研究

在古代,“刀”和“火”的发明和应用使人类登上历史舞台。在近代,金属切削刀具的进步,有力地促进了工业革命的进程,显著提高了人类的物质文明。在现代,高效率、高精度、高智能及低成本和符合环保要求,已成为金属切削加工的主题。在这些主题中,刀具的材料、结构、形状以及刀具与机床、工装和加工对象的匹配仍是重点研究范畴。

本文在简明介绍OSG立铣刀特点的基础上但“直接使用通过石墨烯增强后的塑料替换这些金属材料”也是1个可选的思路,通过分析FX系列立铣刀的试验数据,讨论硬质合金立铣刀的切削效率、切削寿命及最佳切削参数。探索高性能、低成本刀具的设计与应用技术。

1 OSG立铣刀的特点

OSG立铣刀主要有硬质合金材质、高速钢材质、超硬材质三大类。各类中根据不同用途、性能而派生出各种系列产品,以满足不同的需求和实现最佳性能价格比。

其中的FX系列立铣刀,是一整体硬质合金涂层刀具系列,内含50多个品种。它是针对不同用途而设计、制作的,以超细晶粒特殊高硬、强韧硬质合金材质为母体,经物理气相沉积法(PVD)涂覆TiAIN复合多层涂层(即FX涂层)的精密立铣刀系列,适合软钢到65HRC的淬硬钢的切削加工。

2 FXS球头立铣刀试验

该立铣刀是FX系列中的一个品种,主要针对模具及淬硬钢加工而设计。刀具形状以小切削量、高进给速度为指导思想,采用了小容屑槽、短刃形状,以尽可能提高刀具的刚性。

切削试验采用SKD61(50HRC)和SKD11(60HRC)两种材料,比较在不同切削速度下刀具的磨损情况,以探索刀具寿命优先时的最佳切削速度。试验采用R4(直径为8mm)的FXS球头立铣刀,在立式加工中心上进行干式切削,加工中刀具的伸出长度为35mm。在保持轴向切削深度为0.3mm、每刃进给量为0.05m/t等切削参数不变的情况下,分别采用50m/min、100m/min、200m/min、300m/min等4种不同的切削速度,获取刀具实际切削距离(切削长度)以及对应的刀刃后面磨损幅宽(后面磨损量)。

图1 切削SKD61(50HRC)时的刀具磨损变化

图2 切削SKD11(60HRC)时的刀具磨损变化

试验结果如图1、图2所示。可以看出,对于较软的工件材料(50HRC),同样的遇到问题总是迎难而上切削长度,切削速度低(50m/min)时,刀具的后面磨损量大,随着切削速度的提高,磨损量反同时还不会影响产品本身的硬度而变小,切削速度上升到300m/min时,磨损量最小。对于较硬的工件材料(60HRC),切削速度在100m/min时,刀具后面磨损最小,而其他高于或低于该切削速度的三组试验,其磨损量均增大。因此,可以认为刀具与工件硬度有一个最佳匹配范围,对FXS球头立铣刀,切削淬硬钢(通常硬度在55~65HRC)时,选择100m/min的切削速度有较好的刀具寿命。

3 FX平头立铣刀试验

FX-MG-EHS是FX系列中针对钢质和不锈钢质难切削材料粗、精加工而设计的平头立铣刀。该立铣刀具有大螺旋角、刃口锋利和高刚性的特点。表1是采用该立铣刀切削SUS304不锈钢的试验结果。试验在每刃进给量及其他切削条件不变的情况下,确认不同的切削速度所具有的刀具使用寿命。表1 在不同切削速度下FX-MG-EHS切削SUS304时的使用寿命

从试验结果可以看出,随着切削速度的增加,虽然刀具仍处于正常的切削加工能力范围内,但刀具的使用寿命迅速降低。因此,从刀具寿命优先的角度考虑,在没有特殊必要的情况下,不宜过分提高切削速度和进给速度。

4 刀具径向跳动与使用寿命试验

为了确定刀具径向跳动对刀具使用寿命的影响,采用FX系列的键槽立铣刀FX-MG-EDS(4),在不同的径向跳动状态下,对SKD61(40HRC)进行切削对比试验。试验以铣槽方式进行,以切削长度达到7m为止。试验中,切削速度:36m/min;每刃进给量:0.008m/t;轴向吃刀:2mm;径向吃刀:4mm;切削液:油性(UH75)。

其试验结果如表2所示。表2 径向跳动对刀具使用寿命的影响

从表2可以看出,整体硬质合金立铣刀本身的精度及装夹后的回转精度,对刀具寿命有较大的影响,这种影响主要例如:伸长率以刃口破损的形式出现。为保证刀具寿命,刀具的径向跳动至少应控制在0.018mm以下,装夹后刀具的径向跳动至少应控制在0.008mm以下,在高速加工时,对刀具的径向跳动量更应严格要求。

同时,为提高刀具的寿命,高性能的刀具应配合高精度的刀具系统,保证装夹后有较高的回转精度,才能使其性能得以充分发挥。另外,因为刀具伸出长度越大,其径向跳动量越大,刀具刚性越低,尽量缩短刀具伸出长度,也是提高刀具使用寿命的有效措施之一。

5 切削液与切削速度试验

FX系列刀具的使用寿命与切削速度和冷却介质的关系有图3所示的试验结果。可以看出,在较低的切削速度范围内,采用水溶液冷却,刀具寿命高于气流冷却。而在较高的切削速度范围,采用气流冷却,刀具寿命高于水溶液冷却。可以认为,这是因为在高速时气流更容易达到刀具的切削点,起到较好的冷却作用,从而提高了刀具的使用寿命。这也说明FX系列刀具不仅有利于高速切削,而且也有利于绿色切削和环境保护。该试验采用了15的FX-MG-EMS立铣刀,试验方法为在卧式加工中心上进行侧铣,工件材料为S50C,进给速度为0.05mm/t,轴向吃刀量为15.0mm,径向吃刀量为0.15mm。

图3 刀具寿命与切削速度和冷却介质的关系

6 结论

通过以上试验比较的结果,可以得出以下的结论:

刀具性能除切削能力外,还有一个刀具与工件的最佳匹配切削范围。用FXS球头立铣刀切削淬硬钢时,选择100m/min的切削速度可认为是刀具寿命优先的切削速度。

从刀具寿命优先的角度考虑,在没有特殊必要的情况下,不宜过分提高切削速度和进给速度。

立铣刀本身的精度及装夹后的回转精度,对刀具寿命有较大的影响。高性能硬质合金立铣刀,只有在高精度刀具系统的支持下才能充分发挥其性能。

FX系列刀具在较低的切削速度范围,采用水溶液冷却对刀具的寿命有利。而在较高的切削速度范围,采用气流冷却,对刀具的寿命有利。

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