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針對不同的刀具材料如何選用切削液

作者: 編輯: 來源: 發(fā)布日期: 2018.07.02
信息摘要:
針對不同的刀具材料如何選用切削液

隨著模具工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步, 新材料、新工藝不斷涌現(xiàn), 在模具零件數(shù)控加工過程中選擇合適的切削液對于保證產(chǎn)品加工質(zhì)量、提高加工效率、減少環(huán)境污染都是至關(guān)重要的。
  切削液通常也被稱為“冷卻液” , 在金屬加工過程中它除具有潤滑、冷卻、排屑、防銹的功能外, 還具有防泡沫、對環(huán)境友好、抗菌等功能。切削液的選用與工件表面質(zhì)量和加工精度有關(guān), 還與被加工材料、加工工藝過程以及刀具材料密切相關(guān)。文章就數(shù)控刀具的常用材料與切削液的選用的關(guān)系進(jìn)行探討,旨在幫助工程技術(shù)人員正確使用切削液及有效利用數(shù)控刀具。
數(shù)控刀具典型材料:
1 .1  高速鋼:
  高速鋼是加人了較多的鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的硬度(62HRC ~ 67HRC)和耐熱性, 在切削溫度高達(dá)500 ~ 650 ℃時仍能進(jìn)行切削;高速鋼的強(qiáng)度高(抗彎強(qiáng)度是一般硬質(zhì)合金的2 ~ 3 倍, 陶瓷的5 ~ 6 倍)、韌性好, 可在有沖擊、振動的場合應(yīng)用;它可以用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料。高速鋼的制造工藝性好, 容易磨出鋒利的切削刃, 適于制造各類刀具, 尤其適于制造鉆頭、拉刀、成形刀具、齒輪刀具等形狀復(fù)雜的刀具。
  高速鋼按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼;按制造工藝方法可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。
1 .2  硬質(zhì)合金:
  硬質(zhì)合金是用高硬度、難熔的金屬碳化物(WC 、TiC 等)和金屬粘結(jié)劑(Cr 、Ni 等)在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)89HRA ~ 93HRA , 760 ℃時其硬度為77HRA ~ 85HRA ,在800 ~ 1 000 ℃時硬質(zhì)合金還能進(jìn)行切削, 刀具壽命比高速鋼刀具高幾倍到幾十倍, 可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。但硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差, 常溫下的沖擊韌性僅為高速鋼的1 8 ~ 130 , 因此, 硬質(zhì)合金承受切削振動和沖擊的能力較差。表1 是硬質(zhì)合金的幾種類型。
1 .3  陶瓷刀具:
  陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學(xué)性能, 與金屬的親合力小, 不易與金屬產(chǎn)生粘結(jié), 并且化學(xué)穩(wěn)定性好。陶瓷刀具主要應(yīng)用于鋼、鑄鐵及其合金和難加工材料的切削加工, 可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。
1 .4  超硬刀具:
  超硬材料是指人造金剛石和立方氮化硼(簡稱CBN), 以及用這些粉末與結(jié)合劑燒結(jié)而成的聚晶金剛石(簡稱PCD)和聚晶立方氮化棚(簡稱PCBN)等。
  超硬材料具有優(yōu)良的耐磨性, 主要應(yīng)用于高速切削及難切削材料的加工。
2  常見切削液的種類
  為適應(yīng)不同的加工工藝要求, 切削液有很多品種, 按化學(xué)組成和狀態(tài)可分為水基切削液和油基切削液兩大類。一般用水稀釋而成的切削液稱為水基切削液, 不需要用水稀釋而使用的切削液稱為油基切削液。水基切削液以冷卻為主, 潤滑性能較差,常用的水基切削液有:防銹乳化液、防銹潤滑劑乳化液、極壓乳化液、微乳液等;油基切削液以潤滑作用為主, 冷卻作用和清洗作用較差, 常用的油基切削液有:純礦物油、脂肪油(或油性添加劑)+礦物油、非活性極壓切削油、活性極壓切削油等。幾種主要切削液的組成及應(yīng)用特點(diǎn)如表2 所示。
3  切削液的合理選用
 3 .1  高速鋼刀具:
  這種材料是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩(有的還含有鋁)為基礎(chǔ)的高級合金鋼, 它們的耐熱性明顯比工具鋼高, 允許的最高溫度可達(dá)600 ℃。與其他耐高溫的金屬和陶瓷材料相比, 高速鋼有一系列優(yōu)點(diǎn), 特別是它有較高的韌性, 適合于幾何形狀復(fù)雜的工件和連續(xù)的切削加工, 而且高速鋼具有良好的可加工性和價格上容易被接受的特點(diǎn) 。
  由于高速鋼刀具紅硬性差, 使用中需采用切削液。低速和中速切削時, 建議采用油基切削液或乳化液。在高速切削時, 由于發(fā)熱量大, 以采用水基切削液為宜。若使用油基切削液會產(chǎn)生較多油霧, 污染環(huán)境, 而且容易造成工件燒傷, 加工質(zhì)量下降, 刀具磨損增大。另外, 粗加工時建議采用極壓水溶液或極壓乳化液, 而精加工時采用極壓乳化液或極壓切削油, 以減小摩擦, 提高表面質(zhì)量和精度, 延長刀具壽命。
3 .2  硬質(zhì)合金刀具:
  硬質(zhì)合金是由碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)和5 %~ 10 %的鈷組成, 它的硬度大大超過高速鋼, 最高允許工作溫度可達(dá)1 000 ℃, 具有優(yōu)良的耐磨性能, 在加工鋼鐵材料時, 可減少切屑間的粘結(jié)現(xiàn)象。
  由于硬質(zhì)合金刀具紅硬性好, 在加工一般的材料時, 一般不加切削液而采用干切削, 但在干切削時, 工件溫升較高, 使工件易產(chǎn)生熱變形, 影響工件加工精度, 而且在沒有潤滑劑的條件下進(jìn)行切削, 由于切削阻力大, 使功率消耗增大, 刀具的磨損也加快。硬質(zhì)合金刀具價格較貴, 所以從經(jīng)濟(jì)方面考慮,干切削也是不合算的。
  在選用切削液時, 要考慮硬質(zhì)合金對驟熱的敏感性, 盡可能使刀具均勻受熱, 否則會導(dǎo)致崩刃。一般油基切削液的熱傳導(dǎo)性能較差, 使刀具產(chǎn)生驟冷的危險性要比水基切削液小, 所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。在使用切削液進(jìn)行切削時,要注意均勻地冷卻刀具, 最好在開始切削之前預(yù)先冷卻刀具。對于高速切削, 要用大流量切削液噴淋切削區(qū), 以免造成刀具受熱不均勻而產(chǎn)生崩刃, 亦可減少由于溫度過高產(chǎn)生蒸發(fā)而形成的油煙污染。
 3 .3  陶瓷刀具:
  這種材料采用氧化鋁、金屬和碳化物在高溫下燒結(jié)而成, 它的高溫耐磨性比硬質(zhì)合金還要好, 故一般采用干切削。考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高, 也常使用水基切削液, 但最好連續(xù)、充分的澆注,不要間斷。
3 .4  金剛石刀具:
  具有極高的硬度, 一般使用干切削。為避免溫度過高, 也像陶瓷材料一樣, 許多情況下采用水基切削液。
 4  結(jié)論
根據(jù)不同的刀具材料合理選擇切削液, 不僅能提高工件的表面質(zhì)量和加工精度, 而且能減小工件的熱變形和刀具的磨損, 提高刀具的耐用度、降低生產(chǎn)成本, 提高生產(chǎn)效率, 故在生產(chǎn)中應(yīng)加以重視。


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