超硬材料網

　　為適應汽車工業需要，工具制造廠商也推出了銑削鑄鐵及其它材料銑刀刀片系列。現有些汽車零件采用淬硬加工，以提高生產率降低成本。如加工淬硬黑色金屬，可選用裝有CBN或陶瓷刀片的銑刀。
　　
　　一、Valenite公司為適應汽車工業需求開發QC銑削刀片
　　
　　早期汽車生產線上，每個工位要固定節拍時間內完成一個工序加工。然后，工件被傳送到下一工位，這種傳送只能等最慢工序加工完成才能進行，這時每道工序切削速度、進給量、走刀次數都固定不變，某一道工序需要換刀就要整條生產線都要停下來，因此刀具壽命對生產效率影響非常突出。Valenite公司產品發展部經理Reiterman提出：刀具壽命為半個班、一個半班都不好，刀具壽命能穩定地達到一個班，使換刀下班之后進行最起碼要求。下一個目標才增加刀具壽命到2、3或4個班。
　　
　　選用高硬度、高強度刀具材料工業自動化網版權所有，再附以適當涂層，延長刀具壽命首要措施。但，Reiterman認為，改進刀具幾何形狀，也增加刀具壽命重要手段，特別銑削鑄鐵時。他指出，汽車工業，加工一系列合金鑄鐵，包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵高密度球墨鑄鐵。這些鑄鐵都有不同加工特性，其灰鑄鐵含有網狀硬組織，表現為脆性，加工時，刀具易產生崩刃；球墨鑄鐵高密度球墨鑄鐵有一定塑性，可產生鐵屑，但刀具切出時，工件也會產生“翻邊”，導致刀尖損壞。Reiterman還指出，同樣工件鑄造過程不同，其加工性能也不同。例如，薄斷面、快速冷卻會使鑄件產生特硬、難加工表面。另外，加工性能也可能因鑄造批次不同配料批次不同而有所不同。
　　
　　Valenite公司新開發用于加工鑄鐵QC銑刀刀片，它有四個切削刃，刀刃帶有正前角，主切削刃與副切削刃間有幾種刀尖圓弧可供選擇金屬加工網版權所有，副切削刃處專門設計了修光刃。
　　
　　當精銑或淺切深銑削時，刀尖圓弧大小至關重要。這種情況下，刀尖圓弧半徑應比切削深度大些，這樣就產生了一個刀尖圓弧與工件間主偏角，它對加工鑄鐵時避免刀尖崩刃起到很好作用。鋒利刀刃對于加工鑄鐵時振動很敏感，極易產生崩刃。因此，刀尖圓弧主偏角處刃口要珩磨修圓。另一方面，修光刃作用為了去除進給刀痕 “波峰”，珩磨降低了修光刃切削能力--使它變得不鋒利了，會使加工表面有擠光跡象。QC刀片前角正值，可以有效地降低切削力，利于排屑。可以根據工件材料特性，方便地訂制最適宜銑刀刀體，達到減小切削力、減少熱量堆積、延長刀具壽命目。不同鑄鐵銑削過程，使用QC刀片，可以增加刀具壽命。
　　
　　二、Iscar公司開發用于汽車工業Auto2000銑刀
　　
　　汽車生產從使用古老剛性生產線到目前先進柔性制造系統，完成了數字化轉變。而對于汽車本身，則出現了能源多元化發展趨勢。這一變化直接影響到汽車結構汽車零件材料選用。因此，汽車制造業正尋求既能方便使用又能適應多種金屬材料刀具。為此，Iscar公司發展了一個新汽車工業專用銑刀系列，該銑刀系列稱之為 Auto2000銑削系統。其特點，定位刀片軸向高度刀片座環精磨過，這樣可大量節省刀具調整重調時間。刀具可用于精銑、半精銑灰鑄鐵、可鍛鑄鐵汽車業常用球墨鑄鐵。采用最大切削深度為5mm。刀片為八角形漢陽科技版權所有，每個刀片有16條切削刃，軸向有正前角卷屑槽，減小了切削力。另外，刀尖后部帶有修光刃，可提高工件表面質量。
　　
　　三、銑削用陶瓷刀片使用效果
　　
　　模塊式生產線或柔性加工單元（FMC）上，借助數控技術調整切削參數很容易，這樣更有利于充分發揮先進刀具全部潛能。Kennametal公司銑刀部經理 Marshall說，對于銑削灰鑄鐵，要獲得最高生產率，氮化硅最佳選擇。即使760～1370m/min切削速度下使用，其進給速度刀具壽命仍可與硬質合金相比。
　　
　　全國精密產品公司（NPP）試用Kennametal公司氮化硅 Kyon3500制成Fx-perfect刀片后，認為與硬質合金刀具比較，進給量提高了3～4倍后，刀具壽命仍有所提高。比如，用φ25.4mm整體硬質合金立銑刀，一次重磨可加工300件，用φ76mm裝有Kyon3500Fix-perfect刀片面銑刀時，加工超過2000件/刃或16000件 /片。
　　
　　據NPP公司介紹，球墨鑄鐵比灰鑄鐵難加工，需要對切削速度進行調整。每齒金屬切除率與加工灰鑄鐵相同情況下，加工球墨鑄鐵，其切削速度為 v=730m/minnc.qoos.ipi，加工灰鑄鐵，切削速度為v=914～1219m/min。氮化硅Kyon3500刀具材料性能優越，雖然其價格比硬質合金貴，但生產率提高帶來效益遠勝于刀具費用增長。關鍵機床功率剛性要足夠。雖然陶瓷用于銑削可達到很高切削速度，刀具壽命也很長，但如果切深達到3.8mm，機床功率就達到20馬力也帶不動。因此只能降低一點切削速度，這樣做并沒有充分發揮出陶瓷優越性能。
　　
　　四、銑刀幾何角度改進
　　
　　根據NPP公司經驗，機床功率不足時，正確地選擇刀具幾何角度，也能擴大低功率機床生產能力。比如，按傳統，加工鑄鐵銑刀帶有負軸向徑向前角（雙負角銑刀），這種負幾何角度使刀刃比較牢固。相反，正負角銑刀（軸向正前角、徑向負前角）切削平穩，也降低了機床功率要求，更便于采用先進刀具材料。
　　
　　根據刀片牌號用途，銑刀刀片刃口可以鋒利，也可以磨出0.013mm～0.076mm倒棱。對于Kyon3500陶瓷刀片磨出一個20°倒棱，倒棱寬度為0.2mm，以防刀刃高速下被切屑打壞。
　　
　　Kennametal公司Fix-Perfect系統一個不同正負角組合產品系列。其特點于：由于刀片采用立裝型式，刀刃下部有較強實體支承，增加了刀刃強度。負軸向前角使切削力向著主軸，銑刀工作穩定。而且，負軸向前角能使最早切入工件“沖擊點”離開刀尖，對刀尖起保護作用。
　　
　　Fix-perfect銑刀帶有刮光刀片，可用于粗銑精銑。表面粗糙度可達32（輪廓均方根偏差值），這樣可減少一次精銑加工，也減少了循環時間。
　　
　　五、刀具要適應汽車各類零件材料變化
　　
　　由于鑄鐵堅硬性很高抗壓強度，并且能鑄成很復雜形狀，所以一直用于制造汽車發動機箱體其它零件。后來CAFE（Corporate- average-fuel-efficiency）等推動下，開始輕型運載工具上減少重合金用量。1980年，按照美國鑄造協會規定，家用汽車控制600 磅鑄鐵，到1999年，其平均值降了近一半，達到325磅，預計2006年降到230磅。另一方面，制鋁業分析預測，汽車鋁件應用5年內將上升50%，從 2000年250磅/輛，到2005年將達到380/輛。
　　
　　大量生產加工鋁件，需要用聚晶金剛石（PCD）刀具。加工時產生切屑PCD刀具損壞主要原因。
　　
　　要保持PCD刀具切削刃完整，最好使切削負荷均勻分布到每個銑刀刀齒上。因此，精密調整（特別軸向）延長PCD銑刀壽命重要手段。如 Ingersoll銑刀Flex-Lok刀墊能允許對立裝刀片進行精密調整，然后用桶形螺釘把刀片固定。這樣，銑刀上每個刀片負荷均衡，從而可獲得最長刀具壽命。
　　
　　加工鋁合金對刀具幾何角度有特殊要求，航空工業用鋁合金，因其粘性大、硅含量低，所以應采用大正前角刀具；對于汽車工業用含硅量高鑄造鋁合金，就不必用太鋒利正前角，而應以穩定、耐用為主。因此，大多數汽車制造廠商加工鋁合金，都選用較小軸向徑向正前角。