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虽然日本生产的涂层机床刀具进入国际市场较晚,但由于不断投入先进技术,使其在世界涂层刀具领域已步入技术领先的地位。日本各工具制造厂正夜以继日地研发新技术并投入涂层刀具生产中。本文以三菱材料公司开发并运用于产品中的新技术为例,介绍涂层刀具技术的发展状况。
1.从市场需求看涂层刀具的技术发展前景
从提高产品精度和质量、降低环境污染的角度出发,日本国内的机械制造业在生产现场展开了一场轰轰烈烈的生产技术和加工技术革新。
但在加工技术的革新过程中,涂层刀具的某些性能事实上并没有完全达到用户的要求,影响刀具寿命的切屑粘结现象就是其中之一。就是说,虽然涂层刀具在耐磨性能和耐崩刃性能上取得了飞跃发展,但在如何克服切屑粘结现象以提高性能方面还不够先进。这种切屑粘结现象造成的损害在以不锈钢、球墨铸铁为代表的难切削材料的加工中时有发生。因为它属于非正常磨损,且难以预料,所以刀具寿命的变化幅度较大。由于存在这种不稳定因素,通常在加工时不得不把可加工工件数指标设定得较低,这在一定程度上影响了加工成本的降低。
因此,通过提高刀具切削刃的表面光滑性,防止刀具与被切削材料产生粘结现象,从而获得加工性能改善的切削刀片就显得尤为重要。虽然这些表面光滑技术都是以最大限度地发挥涂层材料本身的耐磨耗性能,从而提高加工稳定性为目的,但各个公司采用的策略和方法却各有不同,有的是采用机械方法,有的则是通过改善涂层组织来获得表面光滑的切削刃。
高压冷却技术成为行业标准
许多现代数控机床带有标配或选配的压力为70到100 巴的冷却系统,这足以使用高压冷却技术,并在常规的加工中心、车削中心、立式机床以及多任务机床加工中以获得出色加工效果。标准设备足以提供通向射流应用区域的冷却液通道。
当使用高压冷却进行加工时,使用模块化刀具是最佳的方法,它不仅可以通过快速换刀在一定程度上确保最小停机损失,而且提供了将冷却液从机床引向切削刃的可靠有效的通道。可乐满 Capto? 模块化快换刀具系统是 Jetbreak 和山特维克可乐满新型模块式高压冷却刀具CoroTurn HP开发基础。可乐满 Capto已经成为ISO标准,被许多数控机床所广泛选用。
用于车削的高压冷却技术
CoroTurn HP能够产生平行且精确的冷却液喷射,在刀片和切屑之间产生液压楔,影响切屑形成和流向并降低切削区域的温度。靠近切削刃安装的喷嘴准确地喷射出高速冷却液射流,迫使切屑离开刀片表面并使切屑冷却和断裂,使切屑以利于排屑。标准的喷嘴尺寸为1 mm,也有0.6 mm到 1.2 mm尺寸,可供特定的优化应用。