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机床刀具陶瓷与工件材料匹配
不同种类的陶瓷刀具有着不同的应用范围,故须正确选择刀具陶瓷的种类与牌号,使其与被加工材料相“匹配”。氧化铝(Al2O3)基陶瓷适于加工各种钢材(素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬硬钢等)和各种铸铁,也可加工铜合金、石墨、工程塑料和复合材料;加工钢优于Si3N4基陶瓷刀具;但不宜用来加工铝合金和钛合金,否则容易产生化学磨损。Si3N4基陶瓷加工范围与氧化铝基陶瓷类似,最适于高速加工铸铁和高温合金,一般不宜用来加工产生长切屑的钢料(如正火和热轧状态)。赛阿龙(Sialon) 陶瓷最适于加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁等)和镍基高温合金,不宜用来加工钢料。
选择合理的刀具几何参数
目前,刀具陶瓷的一些新品种在强度和韧性方面有了较大的提高,但毕竟是脆性材料,抗弯强度较低而抗压强度高。为了充分发挥陶瓷刀具材料抗压强度高的特点,陶瓷刀具一般采用负前角。但倒棱后的刀具使切削力增加,故加工刚性差的工件时不应磨出负倒棱。
选择合理的切削用量
陶瓷刀具有良好的耐热性与耐磨性,故切削用量对刀具磨损的影响要比硬质合金刀具小。因此,切削时应根据被加工工件材料的性质,在机床功率、工艺系统刚性和刀片强度允许前提下,尽量选用较大的背吃刀量和切削速度进行切削,以充分发挥高温性能好的特点。例如,常州柴油机厂用装有Si3N4刀片(SM牌号)的机夹面铣刀(直径250mm,齿数7个) 铣削HT200汽缸盖下平面(160mm X 134mm)时的切削用量为:切削速度471m/min,背吃刀量(吃深)3mm,进给速度是300-1180mm/min,工效比硬质合金面铣刀高2.5~10倍。由于进给量对刀具破损的影响最为敏感,所以开始切削时的进给量应先取得小些,通过试切逐步增加,一直到刀具不出现破损。陶瓷刀具工作时通常是干式切削,如用湿式切削,刀具寿命较长。但在刀具切入工件前就应浇注切削液直到切削完毕为止,切削液必须连续供给,不能时断时续,否则容易引起刀具破损或崩刃。同理,在切削过程中还应尽量避免中途停车或变换切削用量。
降低刀具成本的途径有多种,本文通过废弃刀片回用的案例,一方面提出了某些价值较高刀具(尤其是刀片)降低制造成本的借鉴方法,另一方面对于项目阶段刀盘的开发提供了指引。
刀具对整个制造成本的影响较大,因此各制造企业都把降低刀具成本作为企业降本增效的重要工作来抓。在我公司发动机关键零件的机加工生产线上,刀具成本是其整个生产成本的重要组成部分之一,以我公司FAMII机加工缸体线为例,刀具、化学品和辅料三者的单件成本比重约为125∶20∶1,而且更为重要的是,刀具对整个生产效率和生产成本的影响很大,因此,降低刀具成本可以大大降低制造成本,从而达到降本增效的目的。
我公司的刀具管理外包供应商TCM库存着大量FAMII缸体线和L4发动机生产线废弃下来的CBN刀片,数量逾万片。众所周知,CBN刀片的单价成本相当昂贵,单就FAMII缸体线T14001这把刀使用的CBN刀片来说,每片新刀片的采购价格是956元人民币,因此,如果这逾万片的CBN刀片可以被重新利用,那么可节约大量的刀具费用,经济效益相当可观。