如今, 難加工材料在各行各業的應用越來越廣泛. 尤其是在複雜工作條件和對材料要求比較高的場合, 由於需承受較高的壓力, 較高的溫度, 足夠的耐腐蝕性能及抗變形性能, 難加工材料非常適合. 隨著難加工材料應用的推廣, 各種新型的難加工材料也不斷投入工業應用, 以應對不同場合對其材料性能要求的不同需求. 這類材料包括, 高溫合金如Inconel718, Rena 80, 鈦合金如Ti6Al4V, Ti5553, 沉澱硬化不鏽鋼如PH17-4, PH15-5等等.
一, 難加工材料特性
1. 強度比較高
一般而言, 難加工材料的強度高意味著切削力比較大, 因此作用於切削刀具上的載荷就比較大, 從而影響刀具壽命, 及加工過程的穩定性. 特別是在高溫條件下, 與普通鋼材相比, 難加工材料強度在高溫條件下可能數倍於普通鋼材. 因此, 需要剛性更好扭矩更大的機床, 加持有力的夾具, 在高溫下有足夠強度的切削刀具等一系列要求.
2. 導熱性差
難加工材料的導熱性一般比較低, 導熱性低意味著大量的切削熱無法通過鐵屑或者零件散去, 而是大量切削熱堆積在刀具上, 從而加速磨損降低刀具的壽命. 另外切削溫度高, 也會影響機床的主軸精度.
3. 加工硬化
金屬材料一般均存在加工硬化或者冷作硬化的現象, 但難加工材料這個問題更嚴重. 如果加工刀具和加工策略選擇不合理會導致零件愈加工愈硬, 最終無法完成加工.
4. 斷屑
材料斷屑對於機加工刀具和零件質量特別重要, 但難加工材料往往不容易斷屑. 因此, 容易導致切屑的二次切削, 而切屑的二次切削對於刀片壽命是致命的, 因為被加工後的切屑即硬又脆, 比原材料更難加工.
5. 化學磨損
難加工材料中往往含有更多的合金元素, 特別是活潑的合金元素, 因此在高溫高壓條件下, 材料中與刀具中的合金元素會發生化學反應, 容易形成積屑瘤, 進一步加速刀具磨損.
總之, 在加工這類材料時無法預期加工效率與刀具壽命, 切削狀態也無法達到加工傳統普通鋼材時的水平.
二, 山高難加工材料解決方案
1. Jetstream Tooling® Duo 雙飛流車刀產品系列
山高Jetstream Tooling® Duo 雙飛流車刀產品系列適用於難加工材料的車削加工. Jet-stream雙飛流刀具的設計理念就是降低其低導熱性, 不斷屑, 化學磨損和積屑瘤的影響, 採用了高壓水射流技術. 由於冷卻液出口距離切削點的距離較近, 比傳統澆注式冷卻方式冷卻效果更好, 能夠有效降低傳人刀具的切削熱. 冷卻液採用高壓, 壓力損失小, 在高壓作用下切屑容易折斷;切削溫度降低, 化學磨損趨勢減弱.
2. MS2050材質
MS2050材質適用於難切削材料的銑削加工. MS2050銑削刀片材質採用了NbN(鍍層總厚度3 µm)氮化鈮鍍層(呈銀灰色), 能有效避免高溫下與鈦合金材料間的化學反應, 增強其耐熱磨損性. 具有更佳韌性的優化基體允許在鈦合金加工中使用更高的切削參數. 主要應用在鈦合金, 高溫合金, 以及奧氏體不鏽鋼類工件材料. 實踐證明, 其在難加工材料加工領域中性能突出.
其實, 切削難加工材料的核心問題是切削熱及強度問題, 因此在選擇刀具時, 刀片的基本形狀需足夠強壯, 刃口中等鋒利. 快進給刀具是一個很好的選擇, 快進給刀具主偏角比較小, 刀片基體比較強壯, 適合加工強度較高的材料, 而且其切削時主要受軸向力, 有利於切削過程穩定. 此外, 快進給刀具的進給速度高, 有利於減少加工硬化趨勢. 山高刀具擁有豐富的產品系列, 能夠滿足各種不同工況的加工要求.
3. 整體硬質合金鑽頭 Feedmax M槽型
除此, 還有專門針對難加工材料孔加工開發的整體硬質合金鑽頭Feedmax M槽型. 其特點為: 加大鑽頭背錐以防止孔壁回彈造成鑽頭卡死;降低韌頻寬度, 減小鑽頭與孔壁的摩擦. 採用漸變后角, 鑽尖部分加大鑽頭的后角, 提高刃口鋒利程度, 可採用更高的每轉進給量. 橫刃處理減少了橫刃長度, 降低對難加工材料的擠壓及加工硬化. 刃口經過特殊的研磨處理, 具有更高的強度.