提高加工效率--高速加工

    在金屬切削加工中，提高加工效率是許多人追求的重要目標(biāo)之一。而提高切削速度是提高切削效率的一個(gè)非常有效的途徑。100年以來，經(jīng)過切削專家的不斷努力，主流刀具材料經(jīng)過了從高碳鋼(切削速度約為5m/min)、高速鋼(切削速度約為20m/min)、硬質(zhì)合金(切削速度約為80m/min)、涂層硬質(zhì)合金刀具(現(xiàn)在的切削速度約為200m/min)等幾個(gè)階段，切削效率得到了極大的提高。以一個(gè)直徑65mm、長度1m的鋼件車削為例，100年以前大約耗時(shí)100分鐘，而現(xiàn)在的主流加工方法大約只需要1分鐘。由于加工效率的提到，金屬加工業(yè)者也獲得了及其可觀的經(jīng)濟(jì)效益。某閥門廠進(jìn)行過一個(gè)閥門法蘭鉆孔的工藝改進(jìn)。該廠原長期使用高速鋼麻花鉆加工該法蘭上的螺栓孔，加工效率已經(jīng)成為其產(chǎn)能提高的瓶頸。但他們對(duì)于使用高效率的可轉(zhuǎn)位鉆頭心存疑慮，因?yàn)榭赊D(zhuǎn)位鉆頭刀體的價(jià)格比他們正在使用的高速鋼鉆頭高十多倍，況且高速鋼鉆頭的可刃磨次數(shù)不多，使用可轉(zhuǎn)位鉆頭的經(jīng)濟(jì)型也許不太理想。在進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和分析后，我們看到由于切削效率的提高，加工工時(shí)大大減少，分?jǐn)傇诿總�(gè)工件上的成本大大下降，刀具的消耗費(fèi)用也有減少，在他們一個(gè)工作日上因此節(jié)約的加工成本就足以支付采購可轉(zhuǎn)位鉆頭刀體所需要的費(fèi)用。
    刀具材料和涂層技術(shù)的發(fā)展，為提高加工效率，降低制造成本提供了技術(shù)保障。例如，根據(jù)肯納金屬提供的一份資料表明，在切削鋼件時(shí)采用其KC9110材質(zhì)將有可能對(duì)加工效率極有幫助：KC9110的中溫CVD和普通CVD組成的鍍層總厚度達(dá)到24μm，其中α相的氧化鋁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)越，而中溫CVD形成的TiCN極大地消除了在硬質(zhì)合金基體和氧化鋁膜層之間的脆弱的η相而提高了膜層的結(jié)合能力，從而可以大幅度提高切削速度；鈷加強(qiáng)的硬質(zhì)合金基材又對(duì)刀具的刃口韌性進(jìn)行了增強(qiáng)，從而提高了進(jìn)給率：它的刃口還在涂層之后進(jìn)行了拋光，從而降低切屑與刀片之間的摩擦，減少粘結(jié)磨損的發(fā)生，提高刀具壽命。在美國某企業(yè)的加工實(shí)際中，由于切削速度和進(jìn)給速度的同步提高，該工序的加工費(fèi)用由原來的近3.7萬美元銳減到不足0.9萬美元，下降幅度超過75%。
       另一個(gè)例子是肯納金屬商品名稱為 “賽龍”的須晶增韌陶瓷材料。這種陶瓷刀具材料的主要成分是Al2O3和ZrO2，而用長徑比為20～200倍的SiC晶須進(jìn)行增韌。這種須晶在陶瓷刀具受到扭矩載荷和裂紋擴(kuò)展時(shí)能有效地起到牽制和阻撓的作用，而在載荷集中時(shí)也能夠起到均勻載荷的作用。在進(jìn)行波音777發(fā)動(dòng)機(jī)固定架的高溫銑削時(shí)，面對(duì)硬度為28HRC的鎳基合金，其切削速度高達(dá)1310m/min，進(jìn)給速度在2000mm/min，幫助企業(yè)將加工周期從45小時(shí)減少到14小時(shí)，從而大幅度提高了加工效率。
        硬質(zhì)合金顆粒度對(duì)刀具性能也有不小的影響。在銑削62HRC的淬硬材料時(shí)，細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC635M加工25min的刀具磨損與超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC637M加工70min的刀具磨損相當(dāng)，說明在加工硬材料方面，超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC637M的耐磨性比細(xì)顆粒硬質(zhì)合金KC635M高將近3倍。