高速硬切削——實現綠色切削的途徑www.tool-tool.com

一、引言

隨 著人們環保意識的提高及加入世貿組織後發達國家針對我國設置的綠色壁壘，客觀上要求機械產品在製造時盡可能少地消耗能源和污染環 境。而機械切削（以下簡稱切削）是機械製造中消耗能源和污染環境的最大來源，所以人們有針對性地提 出了綠色切削( 綠色製造 )的概念。所謂綠色切削就是指消 耗盡可能少的刀具材料、切削液、加工時間和電力，盡可能少地污染環境，來達到某種特定的切削目的一種切削方 式。由於高速切削的特點決定了高速切削可以節省切削液、刀具材料、切削工時，從而極大限度地節約自 然資源，極大限度地減少對環境的污染，保護環境，提高生產率和產品質量，達到“綠色切削”的目的。

二、高速切削的特點

1 ．切削力小、振動頻率 低

切 削形成的過程分為擠壓塑性變 形和撕裂兩個階段，工件受切削力和切削熱影響而發生塑性變形主要在這個階段。 由此可知：切削速度越 高，塑性變形的時間越短，剪切變形區域越窄，剪切角越大，變形因子越小，切屑流出速度越快（切屑中的熱量佔切削熱的 80% ），傳入工件和刀具中的熱量越小，所以高速切削可使切削變形平均減少 30% ～ 40% 以上，這十分適合於剛性較差和薄壁零件的切削加工。

從動力學角度分析頻率的形成可知，切削力 的降低將減小由於切削力產生的振動（即強迫振動）的振幅；轉速的提高使切削系統的工作頻率遠離機床的底階固有頻率，避免共振的發生；因此高速切削可大大降 低加工表面粗糙度，提高加工質量。

2．機床本身特徵

高 速切削機床應用了目前最先進的技術，是 集機、光、電、氣、液壓為一體的、採用了目前所知的最適合機床的複合材料所製成的尖端技術產品。所 以高速切削機床除主軸轉速高外，相對於普通數控機床，其自動化程度（又稱智能化）更高、功率更大、切削材料硬度較高（可高速切 削 HRC50～ 54 甚至 HRC60的材料）；精度更高（達到 0.001mm 甚至 0.0001mm ）、切削和進給速度高（是普通數控機床的幾倍甚至幾十倍）；由於廣泛採用伺服電機， 其傳動系統機械結構簡化且傳動可靠；採用複合材料或人造大理石為基座或工作台（如瑞士 MIKRON的 UCP600 ）使機床剛性得到顯著提高，這些都使零件的尺寸精度得到極大提高。

3 ．使用先進的刀具

（1 ）塗層硬質合金刀具

TiC 塗層：具有很高的硬度與耐磨性，抗氧化性也較好，切削時能形成氧化鈦薄膜，從而降低 了摩擦係數，減小了刀具磨損，使切削速度提高 40% 以上，比較適合高速切削。TiC塗層與鋼的粘結溫度高，表面晶粒很細，切削時很少產生積屑瘤，這比較適合於高速精密 車削。缺點是線膨脹係數與基體差別較大，因此高速車削或銑削硬材料、高溫合金或帶夾雜物工件時，塗 層易崩裂。

TiN 塗層：在高溫時能形成氧化膜，與鐵基材料摩擦係數較小，抗粘結性能好、有效地降低了 摩擦力與切削溫度，TiN 塗層刀片抗月牙窪及後刀面磨損能力比 TiC塗層刀片強，最適合切削鋼與易粘刀的材料，使加工表面粗糙度減小，切削速度提 高。此外 TiN塗層抗碎裂性與抗熱震性能也較好，這很適合於高速切削。但其與基體結合強度低於TiC 塗層，且塗層厚時易剝落，一般用於高速車削。

TiC/TiN 複合塗層：兼具兩種塗層的優點，先塗 TiC ，再塗 TiN ，使結合強度提高，摩擦力、切削力、切削溫度降低，對高速切削中的粗、精加工都很 好。如株硬集團的 CN15、 CN25（精）、 CN35（粗）等。

TiC/AL2O3 複合塗層：先塗TiC，再塗

塗層刀具具有省貴重材料、易製造、使用時間長等特點，既符合環保的需要又為企業增加了經濟效益，所以被廣泛推薦使用。

陶瓷刀具

該材料以氧化鋁為主要成分，在高溫下燒結而成。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4413&prev=4414&next=4409

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