首頁 » CNC 切削刀具研究
2014/08/14

Task: Deburring and Polishing of tap drills

 

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2014/05/19

彈性筒夾的拋光研磨處理

彈性筒夾的表面優化實例: 
需求: 熱處理後的鋼材, 需要去除氧化層, 去毛刺, 表面拋光及平滑化
效果: 在高速使用下可以提昇穩定性; 防繡效果好, 筒夾頭部光滑幫助切削脫屑等等優點!
 

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2011/11/25

巴菲特行程漏商機 高端裝備托起強國夢

巴菲特行程漏商機 高端裝備托起強國夢

鉅亨網新聞中心 (來源:財訊.COM) 2011-11-23 15:08:38   Blog談新聞 上則 下則 

以中國為首的亞洲發展中國家潛在需求巨大,是“股神”巴菲特屢屢涉足金屬切割工具行業的主要原因。我國的工業現代化進程仍在加速,是金切等機床產業未來發展潛力所在,但由於技術落后,國內產品處於低端,中高端產品對外依賴性較大。在政策力推裝備制造業升級之下,制造業產業升級將繼續推動加工中心高速增長,國內機床企業,特別是中高端機床企業將獲得廣闊發展空間。未來十年將是我國經濟的轉型期,在科技含量提升以及人力成本上升的情況下,設備投資增長加快,也將對機床行業需求持續增長形成支撐。此外,雖然國內中高端機床進口將維持較長一段時間,但進口替代仍有較大潛力可以挖掘,國內龍頭企業將從中受益。沈陽機床、秦川發展、華東數控以及博深工具有望獲益。

“股神”巴菲特21日在日本的亮相引發了不小的騷動。巴菲特此行是為了完成2011年3月份因故推遲的一次訪問,訪問的目的地是巴菲特旗下的一個生產切削工具的“孫公司”——泰珂洛,其控股股東是以色列的切削工具生產商IMC集團,后者早前被伯克希爾收購,主要為汽車、飛機等行業生產用於切削和打磨的工具。
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2011/10/18

切削刀具材料比較表

此份切削刀具材料比較表中包含了以下八種切削刀具材料在各種屬性下之比較表:

 

  1. 單晶鑽石(Mono Diamond)
  2. 含鈷PCD(CO PCD)
  3. 含Si PCD(si PCD)
  4. 立方氮化硼(PCBN)
  5. 氮化矽(Si3N4)
  6. 碳化矽(SiC)
  7. 鎢鋼(WC)
  8. 鋼鐵(Steel)

觀看PDF切削刀具材料比較表

切削刀具材料比較表
材質material Mono Diamond CO PCD si PCD PCBN Si3N4 SiC WC Steel
屬性properties
Density

g/cm3

3.52

3.8

|

4.10

3.4

4

|

4.20

3.2 3 15 7.8
密度
Knoop Hadrness kg/mm2

6000

|

9000

5000

|

8000

5000

2700

|

3200

1800 2200 1500 560
諾氏 硬度
Toughuess Mpam-2 3.4

6.1

|

8.9

6.9

4.1

|

7.2

6.4 4 11 46
韌性
Compression Strength Mpa 2000 7700 4200 3800 6800 7000 5400 1850
壓縮強度
Tensile strength Mpa 2600 1300 600 500 470 400 1100 1760
拉伸強度
Thermal Expansion 10-6/℃

0.8

|

4.8

1.5

|

3.8

3.8

3.5

|

4.2

3.5 3.8

4.3

|

5.6

11.2

|

14.3

熱膨脹係數
Thermal Conductivity w/mk

600

|

1200

560 120 150 30 40 80 50
導熱係數
Friction  

0.05

|

0.10

0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.8
摩擦係數

下載切削刀具材料比較表


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2011/10/13

精密微小切削刀具的製備工藝


微小徑切削刀具
的製備工藝是制約微細切削技術發展的難點之一。精密微細機械磨削和電火花線電極磨削(WEDG)、聚焦離子束濺射(FIB)等特種加工方法是目前主要的微細刀具製備技術。

(1)精密微小磨削工藝

磨削工藝是比較成熟的刀具製備和修整方法。微小刀具的精密磨削工藝主要採用金剛石砂輪,能夠實現高速鋼和硬質合金材料的高效成形。該工藝的要點是:為防止小直徑刀具折斷,應合理確定刃磨時的磨削壓力。通過對砂輪施加振動,可以顯著減小磨削力和最小成形直徑。

精密微小磨削工藝在一定程度上可以滿足微小切削刀具的製備要求,但受磨削力的影響,能夠穩定獲得的刀具最小直徑受到侷限。另外,刃磨工藝容易造成刀具表面劃痕和刃口缺陷,將直接影響加工表面質量和精度水平;磨削熱應力容易引起刀具表層微觀結構的變化;微小立銑刀的同心度和直徑偏離等製造誤差有可能大於微細切削的單齒進給量,成形精度有待提高。


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2011/03/04

新型陶瓷刀具材料的分析與發展

隨著特種陶瓷材料研變與開發工作的不斷深入,陶瓷刀具在金屬切削加工業中的應用比例不斷擴展。 隨著航空、航天工業的發展要求,必須滿足提高Ti合金和Ni基高溫合金等工件材料切削效率的要求,特種陶瓷刀具材料將會作出更大的貢獻。

  新型陶瓷刀具的出現,是人類首次通過運用陶瓷材料改革機械切削加工的一場技術革命的成果。 早在20世紀初,德國與英國已經開始尋求採用陶瓷刀具取代傳統的碳素工具鋼刀具。 陶瓷材料因其高硬度與耐高溫特性成為新一代的刀具材料,但陶瓷也由於其人所共知的脆性受到局限,於是如何克服陶瓷刀具材料的脆性,提高它的韌性,成為近百年來陶瓷刀具研究的主要課題。 陶瓷的應用範圍亦日益擴大。

  工程技術界努力研製與推廣陶瓷刀具的主要原因,(一)是可以大大提高生產效率;(二)是由於構成高速鋼與硬質合金的主要成分鎢資源在全球範圍內的枯竭所決定。 20世紀80年代初估計,全世界已探明的鎢資源僅夠使用50年時間。 鎢是世界上最稀缺的資源,但其在切削刀具材料中的消耗卻很大,從而導致鎢礦價格不斷攀升,幾十年中上漲好多倍,這在一定程度上也促進了陶瓷刀具研製與推廣,陶瓷刀具材料的研製開發取得了令人矚目的成果。


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2011/01/22

光學曲面超精密車削過程中的輪廓誤差補償控制方法

—、前言

  虞文華等學者通過對伺服系統動態特性對數控機床圓軌蹟的加工精度影響機理進行研究,認為在不考慮機床自身的幾何精度的前提下,系統的輪廓跟踪誤差主要是由伺服系統的動態特性和聯動軸之間的動態參數不匹配而引起。 因此,為提高機床的輪廓加工精度,國內外的專家和學者一般從以下三個方面著手:

  第一、機床精度補償。 如,代表當今世界超精密加工最高水平的三台大型超精密機床(美國LLNL國家實驗室的DTM—3型臥式大型光學金剛石車床、LODTM型立式大型光學金剛石車床和英國Cranfield公司研製成功的OAGM—2500型超精密機床等)均採用了壓電式微位移機構,以實現在線精度控制補償;

  第二、運動軸的高精度跟踪控制。 如,Tomizuka提出了一種零相位誤差跟踪控制(ZPETC)算法,這是一種用於跟踪時變信號的數字式前饋控制算法,它可以得到極小的跟踪誤差和平滑的跟踪速度,但是它對建模誤差和系統參數變化比較敏感,同時對插補數據的不連續(主要表現為速度和加速度變化的不連續引起的輸入的信號中的高頻成分)比較敏感;


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2011/01/22

車銑複合加工的關鍵技術與應用前景

加工效率與精度是金屬加工領域追求的永恆目標。 隨著數控技術、計算機技術、機床技術以及加工工藝技術的不斷發展,傳統的加工理念已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下,複合加工技術應運而生。 一般來說,複合加工是指在一台加工設備上能夠完成不同工序或者不同工藝方法的加工技術的總稱。 目前的複合加工技術主要表現為2 種不同的類型,一種是以能量或運動方式為基礎的不同加工方法的複合;另一種是以工序集中原則為基礎的、以機械加工工藝為主的複合,車銑複合加工是近年來該領域發展最為迅速的加工方式之一。

  目前的航空產品零件突出表現為多品種小批量、工藝過程複雜,並且廣泛採用整體薄壁結構和難加工材料,因此製造過程中普遍存在製造週期長、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴重等瓶頸。 為了提高航空複雜產品的加工效率和加工精度,工藝人員一直在尋求更為高效精密的加工工藝方法。 車銑複合加工設備的出現為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。

  與常規數控加工工藝相比,複合加工具有的突出優勢主要表現在以下幾個方面。

  (1)縮短產品製造工藝鏈,提高生產效率。

  車銑複合加工可以實現一次裝卡完成全部或者大部分加工工序,從而大大縮短產品製造工藝鏈。 這樣一方面減少了由於裝卡改變導致的生產輔助時間,同時也減少了工裝卡具製造週期和等待時間,能夠顯著提高生產效率。

  (2)減少裝夾次數,提高加工精度。

  裝卡次數的減少避免了由於定位基準轉化而導致的誤差積累。 同時,目前的車銑複合加工設備大都具有在線檢測的功能,可以實現製造過程關鍵數據的在位檢測和精度控制,從而提高產品的加工精度。

  (3)減少佔地面積,降低生產成本。

  雖然車銑複合加工設備的單台價格比較高,但由於製造工藝鏈的縮短和產品所需設備的減少,以及工裝夾具數量、車間佔地面積和設備維護費用的減少,能夠有效降低總體固定資產的投資、生產運作和管理的成本。


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2010/12/20

刀具的重磨與再塗層

硬質合金和高速鋼刀具的重磨和再塗層是目前常見的工藝。 儘管刀具重磨或再塗層的價格僅為新刀具製造成本的一小部分,但卻能延長刀具壽命。 重磨工藝是特殊刀具或價格昂貴刀具的典型處理方法。 可進行重磨或再塗層的刀具包括鑽頭、銑刀、滾刀以及成形刀具等。

刀具的重磨

在鑽頭或銑刀的重磨過程中,需要磨削切削刃以除去原塗層,因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。 重磨對切削刃的預處理是非常關鍵的,不僅要保證刀具重磨後原始切削刃的幾何形狀能被完全準確地保留,而且要求重磨對PVD塗層刀具必須是“安全”的。 因此,必須避免不合理的磨削工藝(例如:高溫導致刀具表層受損的粗磨或乾磨)。

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2010/12/16

加工鎳基合金銑刀的特點

加工鎳基合金銑刀的特點

當遇到Hastelloy、waspaloy、 Inconel和Kovar等難加工材料時,加工知識與經驗就顯得非常重要。目前,鎳基合金的應用越來越 多,主要用於製造航太、醫療、化工行業的一些重要零件。這些材料具有很高的強度、耐腐蝕性,並能經受極高的溫度。在上述材料中加入了一些特殊元素,可獲得 優越的性能。但另一方面,也使這些材料變地特別難於銑削加工。

我們知道,在鎳系合金中鎳和鉻是兩個主要添加成分,增加鎳能增加材料韌性,加入鉻可提高材料的硬度,再加上其他成分的平衡,據此就可以預測刀具的磨損情況。

添加到材料中的其他元素可能有:矽、錳、鉬、鉭、鎢等,值得注意的是,鉭和鎢也是用來製造硬質合金的主要成分,它們能有效地提高硬質合金的性能,但是這些元素加入到工件材料中,就使它變地難以銑削加工,差不多像用一把硬質合金刀具切削另一把硬質合金刀具一樣。




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2010/12/01

對高速切削刀具磨損壽命的研究

從20世紀80年代開始,由於數控機床的主軸、進給系統等功能部件設計製造技術的突破,數控機床的主軸轉速和進給速度均大幅度提高,在現代製造技術全面進步的推動下,切削加工技術開始進入高速切削的新階段。 目前,高速切削已在模具、航空、汽車等製造業領域得到了大量應用,產生了顯著的經濟效益,並正向其它應用領域拓展。

  高速切削加工對刀具提出了一系列新的要求。研究表明,高速切削時,造成刀具損壞的主要原因是在切削力和切削溫度作用下因機械/machine/摩擦、粘結、化學磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等的引起的磨損和破損。 因此,對高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐熱性、耐磨性、化學穩定性、抗熱震性以及抗塗層破裂性能等。 陶瓷、CBN、PCD、金屬陶瓷等刀具材料具有良好的耐熱性和耐磨性,當其韌性得到改善後,非常適合用於高速切削。 先進塗層技術的發展進一步改善了刀具材料的性能。 目前,新型塗層材料和塗層工藝的開發方興未艾,預示著塗層刀具在高速切削領域將有巨大發展潛力和廣闊應用前景。


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2010/12/01

21世紀刀具材料的新發展

Reference: http://www.lut.cn/kejijie/xsjl/xsjl2.html

在21世紀未來的歲月裡,切削加工仍將是機械加工最主要的方法。 其中,刀具材料起著至關重要的作用。 刀具材料性能的優劣,直接影響切削加工能否正常進行。 為了保證提高加工效率和加工質量,同時降低加工費用,刀具材料的性能必須優良,並向更高水平發展。 
    在切削加工中,刀具費用約佔加工總費用的5%。 加工效率和機床、人工等費用受到刀具工作狀況的嚴重製約。 只有在刀具正常工作和運轉的情況下,加工效率才能得到提高,加工總費用才能保持正常或減少;反之,切削加工不能正常進行,甚至被迫停止。 本文從加工對象的新要求、有關科學技術的新發展和材料的資源狀況3個方面,闡述刀具材料新的發展趨勢。

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2010/12/01

銑削刀片用納米改性金屬陶瓷的顯微組織和力學性能

1 前言 

納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷與傳統Ti(C,N)基金屬陶瓷相比,具有優良的綜合性能,因而被廣泛用作刀具材料。 隨著製造技術的發展,金屬陶瓷強度和韌性得到不斷提高,刀具的抗塑性變形和抗崩刃性能也有所改善;並且,刀具的高溫強度和高溫硬度、導熱性和耐衝擊性也都有所提高,使其不僅可用於鋼材和鑄鐵的精加工,而且可成為粗加工、銑削等斷續切削適宜的刀具材料。 當前,銑刀的使用量僅次於車刀和鑽頭,隨著數控機床和專用銑床的普及,銑刀的使用量越來越大。 由於銑削過程採用大進給量的傾向日趨加強,因此,加工條件也越來越惡劣,對銑削刀片用刀具材料的穩定性要求越來越高。另外,用於斷續銑削的銑刀與連續切削的車刀相比,銑刀在使用中因承受反复的衝擊容易發生脆性破損。 為此,研製和開發高強韌性銑削刀片,特別是用納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具材料就顯得尤為必要。 目前,在國內儘管已有許多有關銑削刀片用刀具材料的報導。 但是,對銑削刀片用納米改性金屬陶瓷的研究還未見報導。 本文即研究銑削用納米改性金屬陶瓷的顯微組織和力學性能,為其下一步用作銑刀刀具材料提供理論指導。 

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2010/12/01

金属陶瓷

 

金属陶瓷 ceramic metal

    金属陶瓷是指陶瓷和金属的机械混合物。随着火箭、人造卫星及原子能等高技术的发展,对耐高温材料提出了新的要求,人们希望材料既能在高温时保持很高的强度 和硬度,能经得起激烈的机械振动和温度变化,又有耐氧气腐蚀和高绝缘性等性能。但无论是高熔点金属还是陶瓷都无法同时满足这些要求。    金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体,粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金 属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀,成型后在不活泼气氛中烧结,就可制得金属陶瓷。   


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2010/10/29

EMAG 埃马克倒置式加工理念--机床工业的革命

類:切削刀具
2010/10/29 15:48

对于制造工业来说,产品批量和品种的不断变化,加工质量要求越来越高,必将导致高度灵活的生产方式。原先由多台机床并行加工完成的大批量生产,现在经过工艺整合后,实现了少量的复合型加工设备并行化生产。埃马克的技术沿革折射出了世界机床从单一到复合加工的技术走势。 

总部位于德国萨拉赫市(Salach)的老牌机械公司埃马克(Emag)始建于1867年,成立之初是一家铸造及机械制造厂,以后开始生产车床和特种机床(见图1)。1969年埃马克推出了模组式结构、生产效率高的程控车床;70年代进入端面加工领域。1992年埃马克推出世界上首台由主轴完成上下料的倒置式车削中心(见图2),并通过不断创新,在倒置式车削中心的基础上开发了多功能加工中心;1998年6月公司又推出世界上首台采用新的HDS工艺、集硬车和磨削工艺为一体的倒置式车磨中心。至今,埃马克已发展成为着名的全球化机床制造厂商,形成了以埃马克公司为代表的车床开发,以埃马克公司、Kopp公司、Naxos-Union公司为代表的磨床开发,以及SW公司为代表的加工中心三大系列机床产品。

 

 
图1 埃马克公司于1938年制造的卧式手动机床

 


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2010/10/29

硬車削 / 乾切削是切削加工的發展方向

二十年前,切削液曾是非常便宜,在大多數加工過程的成本中,其所占比例不到3%。以至沒有誰會對此多加注意。可是,現在不一樣了,切削液在車間生產成本中所占比例上升為15%,這就不得不引起生產經營者的極大關注。

特別是那些含油的切削液已經成為一項很大的支出。更重要的是它的排放污染環境,國外環保部門要監控這些混合製劑的處理。而且,許多國家和地區也把它們劃歸為危險廢物,如果其中含有油和某些合金,還要採取更為嚴厲的控制措施。

再有,許多高速加工工序加了切削液會產生煙霧,環保部門也限制切削液煙霧釋放量要在允許範圍內,職業安全和職工健康管理部門為了降低切削液煙霧排放允許值,正在考慮一項諮詢委員會的建議。其中包括制定比較高的切削液的價格政策。因此,越來越多的廠家開始採用乾切,以避免這筆費用和與切削液處理相關連的麻煩。 

以前,金屬加工行業使用切削液已形成"習慣",所以推廣乾式切削的主要障礙是這種習慣勢力,他們認為切削液是取得良好加工表面、提高刀具壽命所必須的。也有許多人認為變濕切為乾切,費用可能會更高。其實兩種看法都不對。對於多數金切件,乾切應該是"標準加工環境"。在高速下乾車、乾銑淬硬材料不僅可能,而且更經濟。

關鍵是要知道如何正確地選擇刀具、機床和切削方法。儘管切削液在有些場合還是需要的,可是研究表明:由於今天的刀具材料有了很大發展,情況也在不斷的變化。新的硬質合金牌號特別是那些塗層牌號,在高速、高溫的情況下不用切削液,切削效率更高。事實上,對於間斷切削,切削區溫度越高,越不適合用切削液。 

先來看看銑削,假定切削液能克服高速旋轉的銑刀引起的離心力,那它在到達切削區之前也就已經蒸發了,它的冷卻效果是很小的甚至沒有。而應用切削液刀具會產生溫度的激烈變化,銑刀刀片自工件切出時冷卻,再切入時溫度又上升。儘管在乾切削時也有類似的加熱和冷卻迴圈產生,但是加了切削液這種溫度變化要大得多。溫度急劇變化在刀片中產生應力,會導致裂紋的產生。 

類似的情況在車削中也會出現,例如用非塗層硬質合金,在速度高於130m/min時,車削中碳鋼,刀尖切入工件不到40秒,然後暴露在冷卻液中,就能很明顯地表現出熱衝擊的損害。這種熱衝擊加快了月牙窪磨損和後面磨損,從而大大地縮短刀具壽命。對於大多數車削加工,乾切通常能延長刀具壽命。

然而,對於鑽削則是另一種情況。鑽削時切削液是必要的,因為它提供了潤滑和從孔中沖出切屑。沒有切削液,切屑可能粘在孔內,並且表面粗糙度平均值(Ra)可能達到濕鑽時的兩倍。在這種情況下,切屑液也能減少所需的機床扭矩,因為鑽頭邊緣上與孔壁接觸的點得到潤滑。

儘管塗層鑽頭也能夠起到類似切削液的潤滑效果,塗層還能減少切削力並能使磨擦阻力趨向最小。從總的效果來看,目前還不能完全代替切削液。用哪種型號的切削液要根據具體情況,潤滑性切削液用於低速加工難加工材料以及表面粗糙度要求較高時比較好。

而冷卻能力較高的切削液,可以增強易切削材料高速加工性能,可以用於有產生積屑瘤傾向或有嚴格的尺寸公差的情況下。 

可是許多時候用了切削液取得了某些效果,但它需要很高的額外費用,也帶來非常有害的環境污染,這是不值得的。應該看到,現代的切削刀具能承受更高的切削熱,具備高速切削所需的性能。必要時可以用壓縮空氣從切削區吹走熱的切屑,以取代切削液。 


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2010/10/11

超硬材料车削的优点

分類:切削刀具
2010/10/07 14:58

超硬材料车削的优点: 与磨削工艺相比较,超硬材料的车削具有以下优点:

 

  1、 在一台车床上既可以进行“软切削”又可以进行超硬切削,一台机床相当于两台机床使用,既节省了厂房空间,又降低了购买机床的资本投入;

 

  2、 超硬车削的切屑效率是磨削的4~6倍;

 

  3、 在超硬车削过程中,可利用车刀单点切削的特点加工形状复杂的工件,而磨床只能用成形砂轮进行磨削;


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2010/10/11

硬切削加工参数选择及刀具应用

分類:切削刀具
2010/10/07 14:56

硬切削加工参数选择及刀具应用

(1) 硬切削加工参数选择 在进行硬车削参数的选择时,工件材料硬度较高,其切削速度应越低。根据选用刀具材料的不同,切削速度选择也有比较大的差别。硬车削精加工的适宜切削速度为80~200m/min.常用范围为100~150m/min;采用大背吃刀量或强烈端续切削高硬度材料,切削速度应保持在80~100 m/min之间。陶瓷刀具和各种硬质合金刀具的切削速度应比PCBN刀具低些。
一般情况下,背吃刀量为0.1~0.3mm。加工表面粗糙度要求低时可选小的背吃刀量,但不能太小,要适宜。


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2010/10/11

硬切削加工要点

分類:切削刀具
2010/10/07 14:51

硬切削加工要点
人们称加工硬度超过56HRC,或强度超过Rm2000N/Mm2的钢铁材料为硬切削加工。多数情况下,制模或者锻模在预加工之后,要经过渗碳或淬火。在预加工后,必须预留一定的精加工余量。尤其是加工带有球面或环面形状的工件时,硬铣削更显重要。硬铣削可切削硬度至70HRC的材料,所要求的表面粗糙度通常只有借助于手工抛光才能达到,这是一道很昂贵的加工工序。为了缩短手工抛光所需的时间,必须在铣削时利用具有确定几何形状的刀刃。如在HSC加工中,使表面接近于抛光表面的粗糙度:最大为Rz1的表面质量。市场上通用的硬金属铣刀不适合在这个范围内切削。解决硬材料的铣削问题,必须满足一些先决条件。例如,使用由特种硬质合金基体材料制成、具有独特的几何形状和相应的涂层的铣刀。这意味着刀具必须具备这三个重要要素。在刀具的制造过程中,必须特别注意这些要素之间的平衡。


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2010/10/11

硬切削与磨削

分類:切削刀具
2010/10/07 14:50

近年来,国外兴起一种称之为硬切削的新工艺,对传统的磨削方法提岀挑战并产一定冲击,同时还引发了一场硬切削是否会取代磨削的争议。磨削加工的前景如何?下个世纪是否有新的发展?对我们生产磨床的厂家而言,对这一发展动向肯定是感兴趣的,因为它关系到我们今后的发展与生存。 


    硬切削的概念是什么? 
    硬切削是指使用CBN实体刀具、CBN刀头或陶瓷刀具来加工淬硬的工件。用硬切削这种新工艺可以切削淬硬钢、灰铸铁、球墨铸铁、粉末冶金和特殊材料。当然,也有一些材料如青铜等不适合采用硬切削。用硬切削可进行车削、表面加工、攻螺纹、铣削、开槽、靠模加工、车削锥面。据美国有关文章报导,硬切削使工件光洁度始终保持16um。在正常条件下,光洁度能达到6~8um。目前,硬切削这种新工艺正在许多工业部门采用,如汽车制造厂用这种方法对传动轴、各类轴传动链、发动机、制动盘和制动转子进行半精加工和精加工;飞机制造厂用这种方法制造副翼齿轮和起落架,从油田到钢厂到处可以看到硬切削方法的应用。机床、工具、重型卡车、农业机具、医用设备、罐头模具、汽车零件都把硬切削作为其生产过程的一个组成部份。

 
采用硬切削工艺的优点: 
1、  硬切削成本低廉,一般仅为磨削的四分之一: 
2、  用硬切削不需用专用刀具、专用机械和夹具,而磨削则要求使用磨床,硬切举贤则可在现有的NC或CNC车削中心上进行; 
3、  生产率高,因为CBN刀具的切削速度可高达274m/min以上,使生产率大大提高,节省了大量时间。 


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2010/09/21

绿色切削加工技术的研究现状与进展

分類:切削刀具
2010/09/21 11:14

1.引言 
环境、资源、人口是当今社会面临的三大主要问题。依靠 科技进步,实现节资增效,减少废物排放,建立生产、消费与环境、资源相互协调的发展模式已成为人类社会可持续发展的必由之路。进入21世纪,在制造业实施 绿色制造已势在必行。切削加工作为制造业重要而应用广泛的加工方法正面临新的挑战,在此背景下,绿色切削加工技术应运而生。 


在传统的切削加工 中,需要使用大量切削液浇注在切削区,以起到冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等作用。随着人类社会对环境保护的高度关注,使用切削液所带来的负面影响已不容 忽视。这些影响主要表现在:①大量使用切削液增加了制造成本。在欧洲汽车制造业,切削液的成本占总制造成本的16.9%,其中包括购买切削液的费用、使用 切削液所需设备费、维护及废液处理费用等。而刀具成本仅占总制造成本的7.5%。②切削液中含有矿物油及硫、磷、氯等对环境有害的添加剂,如排放前未经处 理或处理不当,则会对环境造成污染。③切削液对操作工人的健康造成威胁,会诱发多种皮肤病和呼吸道、肺部疾病。 


绿色切削加工技术是一种充分考虑 环境和资源问题的加工技术,它要求在整个加工过程中做到对环境的污染最小和对资源的利用率最高。目前国内外对绿色切削的研究主要集中在干式切削、低温切 削、绿色湿式切削等几个方面。 


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2010/04/19

刀具主要几何角度及选择

 

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金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1,各种多齿刀具或复杂刀具,就其一个刀齿而言,都相当于一把斧头的刀头。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。


1  刀具的切削部分


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2009/10/28

刀具断屑不可靠的原因分析及解决方法

刀 具断屑可靠与否,对正常生产与操作者安全都有着重大影响。在切削加工中,崩碎切屑会飞溅伤人,并易研损机床;而长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上,易刮伤 工件,引发刀具破损,甚至影响工人安全。对于数控机床(加工中心)等自动化加工机床,由于其刀具数量较多,刀架与刀具联系密切,断屑问题就显得更为重要, 只要其中—把刀断屑不可靠,就可能破坏机床的自动循环,甚至破坏整条自动线正常运转,所以在设计、选用或刃磨刀具时,必须考虑刀具断屑的可靠性。而对于数 控机床(加工中心)等,并应满足下列要求:
切屑不得缠绕在刀具、工件及其相邻的工具、装备上;
切屑不得飞溅,以保证操作者与观察者的安全;
精加工时,切屑不可划伤工件的已加工表面,影响已加工表面的质量;
保证刀具预定的耐用度,不能过早磨损并竭力防止其破损;
切屑流出时,不妨碍切削液的喷注;
切屑不会划伤机床导轨或其他部件等。
在满足上述要求的基础上,不同刀具对切屑长度还有不同要求。例如一般粗车钢料的最大切屑长度为100mm左右;精车则应稍长。要避免过于细碎的切屑,因为它容易嵌入机床导轨和刀具装置的一些重要部位(如基准面),这样不仅需要附加防护装置,还给清除切屑带来一定的困难。
对于某些不易断屑的刀具,如成形车刀、切槽车刀和切断车刀等,在数控机床(加工中心)等自动化机床上,应保证其稳定的卷屑。
一、切屑形状的分类
根据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的具体情况,切屑形状一般有:带状屑、C 形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等(见图1)。


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2009/10/28

不锈钢断屑钻的分析

1生成原理:在材料塑性较好、进刀量较大的条件外刃与圆弧刃交点处基本上是出现连体状切屑。但较厚的切屑沿圆弧刃方向展开成扇面形的附加变形过程中,切屑被拉裂成节状屑,并与外刃带状屑连一体。
  2 影响切屑形态的因素与控制
  1)钻头刃型参数对屑形的影响。
  a. 圆弧刃半径R
  R过小:形成分屑点尖角ξ小,当ξ<150°时切屑易分开,外刃出带状屑,圆弧刃出扇面块状屑。
  R过大:形成分屑点尖角ξ大,当ξ>170°时外刃、圆弧刃屑易连成一体,出短的螺旋扇面形屑。
  R适中:形成ξ=155~165°时,外刃流屑方向与相临圆弧刃屑流向夹角较小,时连时分,此时正是生成“6”字形屑的条件。最佳ξ角,与材料韧性、切屑厚度等因素有关,不是常数。可通过试切来探询。
  b.内、外刃高度差h
  圆弧刃较深时,外刃与圆弧刃形成自然分屑点,外刃出带状屑,圆弧刃出块状屑。圆弧刃较浅时,外刃与圆弧刃形不成自然分屑点,切屑连成一体生成短的螺旋扇面形屑。
  圆弧刃深度用内外刃垂直高度差h来控制,h值与进刀量(切削厚度)成一定比例时,一般宜控制h值约为0.8f.较为适合。
  c. 外刃锋角
  外刃锋角2φ过小时(2F<125°)难以磨出ξ=150~165°尖角。切屑易卷在容屑槽内,不宜排除。实践经验表明,2φ=135°~140°,切屑流出方向逼近与钻头轴线平行,有利排屑。而且容易形成较大的ξ角,控制出现“6”字屑。
  圆弧半径R°、内外刃垂直高度差h、分屑点尖角ξ、外刃锋角2φ四个参数是有关联的。通常R由刃磨砂轮圆角半径决定,选定2φ后h、ξ可通过调整钻头刃磨机工艺参数控制。

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2009/07/27

涂层刀具及其合理使用

分類:切削刀具
2009/07/27 14:38

涂层刀具有效地解决了刀具材料的硬度和耐磨性愈高而强度和韧性愈低的矛盾。本文就涂层方法、涂层材料、涂前刀具处理以及涂层刀具合理使用等问题作了综述。 
  引言 
  涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上,利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作为一个化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩散和化学反应,从而减少了月牙洼磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性,切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上,提高切削速度 20%~70%,提高加工精度0.5~1级,降低刀具消耗费用20%~50%。因此,涂层刀具已成为现代切削刀具的标志,在刀具中的使用比例已超过 50%。目前,切削加工中使用的各种刀具,包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。 
  涂层刀具有四种:涂层高速钢刀具,涂层硬质合金刀具,以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料,目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以上),可减少刀片的崩刃及破损,扩大应用範围。 
  a)涂层刀片 
  b)涂层刀具 图1涂层刀片及其刀具 
  涂层方法 
  目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法。前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5µm;后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10µm,并且设备简单,涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采用PVD 法,硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破裂。近十几年来,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD相结合的技术,开发了复合的涂层工艺,称为PCVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应,可把涂覆温度降至600℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃),使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应,可保持刀片原有的韧性。据报道,这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。 
  用CVD法涂层时,切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm,切削刃强度随钝圆半径增大而提高),故刃口没有未涂层刀片锋利。所以,对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。涂层除可涂覆在普通切削刀片上外,还可涂覆到整体刀具上,目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道,日本三菱公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法,结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍,效率提高5倍。 
  表1瑞士PLATIT公司推出的各种新型涂层涂层 颜色 硬度GPa 厚度µm 摩擦系数 最高使用温度℃ 说明 
  TiAlN单层 紫黑 35 1-4 0.5 800 通用高性能涂层 
  TiAlN多层 紫黑 28 1-4 0.6 700 适用断续切削 
  TiCN-MP 红-铜 32 1-4 0.2 400 高韧性通用涂层 
  MOVIC 绿-灰 - 0.5-1.5 0.15 400 MoS2基涂层 
  CrN 银亮 18 1-4 0.3 700 适用加工铜、钛 
  TiAlCN 红-紫 28 1-4 0.25 500 高性能通用涂层 
  CBC(DLC) 灰 20 0.5-4 0.15 400 润滑涂层 
  GRADVIC 灰 28 1.5-6 0.15 400 TiAlCN CBC 
  AlTiN 黑 38 1-4 0.7 800 属高性能涂层 
  µAlTiN 黑 38 1-2 0.3 800 涂层表面质量好 
  AlTiN/SiN 紫兰 45 1-4 0.45 1100 纳米结构 
  涂层材料 
  涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低,以及与基体附着牢固等要求。显然,单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3,进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的 TiCN、TiAlN、TiAlCN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型的抗塑性变形基体,在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。目前,又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术,全面提高了刀具的性能。 
  工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN,但TiN与基体结合强度不及TiC涂层,涂层易剥落,且硬度也不如TiC高,在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。TiC涂层有较高的硬度与耐磨性,抗氧化性也好,但其性脆,不耐冲击。TiCN兼有TiC和TiN两种材料的优点,它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成份控制TiCN性质,并形成不同成份的多层结构,可降低涂层的内应力,提高韧性,增加涂层的厚度,阻止裂纹的扩展,减少崩刃。所以,目前生产的一些刀片,如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X和 T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料,用它加工工件时的材料切除率可提高2~3 倍。 
  TiAlN、CrC、CrN、TiAlCN是近几年来开发的硬质涂层新材料。TiAlN涂层刀片已商品化。它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好,用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿命可比TiN涂层高3~4倍。此外,TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度,切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜,该膜有较好的隔热性,可更有效地用于高速切削。例如,美国Kennametal公司推出的H7刀片,系TiAlN涂层,是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。CrC和CrN是一种无钛涂层,适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料,化学稳定性好,不产生粘屑。TiAlCN是一种梯度结构涂层,不仅具有高的韧性和硬度,而且摩擦因数也较小,适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具,切削性能明显优于 TiN。 
  德国CemeCon公司开发了Supernitride涂层系列,其中超级氮铝钛涂层有很高的含铝量,可形成稳定的氧化层(氧化温度达1000℃),它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温,适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具,可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢。 
  此外,纳米超薄膜涂层工艺已日趋成熟。据报道,日本住友电工公司推出了一种高速强力型钻头,它是在韧性好的K类(WC Co)硬质合金基体上交互涂覆了1,000层TiN和AlN超薄膜涂层,涂层厚度约2.5µm。使用表明,该钻头的抗弯强度与断裂韧性可大幅度提高,其硬度则与CBN相当,刀具寿命可提高2倍左右。该公司还开发出ZX涂层立铣刀,超薄膜镀层数达2,000层,每层厚度约1nm,用该立铣刀加工60HRC的高硬度材料,刀具寿命远高于TiCN和TiAlN涂层刀具。第八届中国国际机床展览会(CIMT2003)上,瑞士PLATIT公司推出的纳米结构涂层 (AITiN/SiN)立铣刀,其涂层硬度为45GPa,氧化温度1100℃,切削对比试验表明,其寿命比TiN涂层立铣刀高3倍,比TiAlCN涂层立铣刀高2倍。表1是PLATIT公司推出的各种新型涂层,除上述AITiN/SiN、TiAlCN新涂层外,还有特定功能的涂层,如CBC、DLC润滑涂层,其摩擦因数小(0.15),适于涂覆丝锥、钻头等刀具,可改善排屑性能,或者作为复合涂层的表面涂层,减少切屑的粘结。 


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2009/06/29

轴承套圈超精加工过程

分類:切削刀具
2009/06/06 08:26

超精加工一般可分为三个阶段:切削阶段、半切削阶段、光整阶段。

     (1)切削阶段

     磨石表面与粗糙滚道表面的凸峰接触时,由于接触面积较小,单位面积上的压力较大,在一定压力作用下,磨石首先受到工件的“反切削”作用,使磨石表面的部分磨粒脱落和碎裂,露出一些新的锋利的磨粒和刃边。与此同时,工件表面的凸峰受到快速切削,通过切削与反切削作用除去工件表面上的凸峰和磨削变质层。这一阶段被称为切削阶段,在这个阶段切除了大部分的金属余量。

     (2)半切削阶段

     随着加工的继续进行,工件表面逐渐被磨平。这时,磨石与工件表面接触面积增加,单位面积上的压力减小,切削深度减小,切削能力减弱。同时,磨石表面的气孔被堵塞,磨石处于半切削状态。这一阶段被称为半切削阶段,在半切削阶段工件表面切削痕迹变浅,并出现较暗的光泽。

     (3)光整阶段

     这是超精加工的最后阶段。随着工件表面被逐步磨平,磨石与工件表面的接触面积进一步增大,并且,磨石与工件表面之间逐渐被润滑油膜隔离,单位面积上的压力很小,已不足以使磨石自锐,切削作用减小,最后趋于自动停止切削。这一阶段被称为光整阶段。光整阶段工作表面无切削痕迹,出现全面光泽。    

超精研是指在良好的润滑条件下,工件以一定的速度旋转,同时用细粒度的磨石以一定的压力压向工件加工表面,并且在垂直于工件旋转方向作往复震荡运动的一种加工方法。它具有下列特点:


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2009/06/23

磨料分类介绍

分類:切削刀具
2009/06/06 08:21

为一项工作挑选最好的砂轮迫使车间必须使砂轮的基本成分——它的磨料和粘结系统的特性与应用要求相匹配。粘结磨料,诸如砂轮是将颗粒由固定剂结合在一起所组成。涂敷磨料,如用于皮带、圆盘、辊子、板材和翼片砂轮制品上的由堆积在布或纸质衬底上的磨粒组成。磨料和粘结材料的分类以及它们的基本特性相当简单。但是,制造商们混入许多专利添加剂和填充物,它们赋予这些材料独特的特性,在符合应用性能和精加工要求时必须考虑这些特性。
    磨料成分的种类包括氧化铝、碳化硅、陶瓷磨粒和超硬磨料——金刚石和立方氮化硼(CBN)。
    氧化铝
    氧化铝由纯的成形颗粒构成,在其最低精炼形态下非常坚硬。在氧化铝生产的熔化期,可以控制晶体结构和它的化学性质,这使得生产商可以生产系列具有不同性能的产品。氧化铝能制成包括多品种产品,它的广泛用途使其成为应用最普遍的磨料。
    白刚玉比其它也磨料更软,更脆。它具有高化学纯度(超过99%的Al2O3) .这赋予它锋利、低温、快速切削能力。白刚玉能很好地保持其形状。它用于磨削热敏合金。这些应用利用其脆性及在切削时不产生高温的特点.这种磨粒还被用来磨削热处理工具钢,高速钢并用于内圆磨削砂轮。
    氧化铬氧化铝是种粉色磨料,用在需要略大于白刚玉的硬度的磨削应用场合。磨料的氧化铬成分提高了它的磨削能力。虽然氧化铬氧化铝共有脆性,从事低温切削,但是它展现了强大的形状保持特性。它用于硬质合金钢上的精密、大表面和工具室专业磨削。
    棕刚玉含有2%到4%的氧化钛(TiO2)以提高硬度。(氧化钛还被称为二氧化钛。) 它是使用得最广泛的磨料.用于磨削具有高抗拉强度的材料,还用于粗磨削、去毛刺和修解,以及切削低合金、黑色金属材料。
    低氧化钛棕刚玉含有1%到2%的氧化钛(TioO2),用于粘结或涂敷应用,这类应用而要比白刚玉略硬的磨料。减少二氧化钛的含量会降低磨料的强度,但是增强了它的脆性。
    锆铝复合氧化物是最坚硬的氧化铝基磨料,用于需要特硬磨料的粘结、涂敷和喷砂应用。
    陶瓷氧化铝是种微小颗拉,非熔化的、陶瓷化合物。它非常硬、纯,可以生产达到质量完全一致的产品。具有卓越的耐用性和切削速率,不产生过高的热量。它用于高切削率和要求长使用寿命模具的应用场合。它可用于制造树脂和陶瓷刀刃以及砂轮。陶瓷氧化铝在难磨削的钢材和合金的精磨和精加工应用中表现得格外优秀。


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2009/04/17

切削刀具專業術語解釋

分類:切削刀具
2009/04/01 15:08

一、軟體

1CAD:電腦輔助設計,通常指設計軟體

CAM:電腦輔助製造,通常指編寫CNC加工程式的軟體。

2D:指二維圖形,即平面圖形。

3D:指三維圖形,即立體圖形。

CAE:電腦輔助分析,軟體。

CAPP:電腦輔助工藝規劃,軟體。


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2009/04/01

金刚石刀具分类

分類:切削刀具
2009/03/27 08:06

金刚石刀具分类

金刚石刀具而言一般分为以下几类,分别是:人造聚晶金刚石(PCD)、类金刚石涂层(DLC)、纯金刚石涂层、以及单晶金刚石。其具体描述如下:

天然和合成单晶金刚石

  天然和人工合成的单晶金刚石一般是按照应用领域进行产品分类,它们都能用作切削刀具、修磨机和拉丝模具。它们都被设计成为用于对表面光洁度、几 何形状和尺寸有较高要求的精密加工应用领域。单晶金刚石刀具切削的工件表面呈连续状,而聚晶金刚石刀具切削的工件表面呈现出微米量级的不连续状态,工件表 面的状况或多或少与金刚石刀具材料的晶粒尺寸有关,尽管对工件和加工刀具的精密特性需进行认真考虑,但有一个总的原则,那就是要求金属表面光洁度优于 0.025um的情形需用单晶金刚石刀具和具有高刚性和高质量支架的机加工工具。天然金刚石早已被证明可成功应用于这些领域。然而,当前高温高压技术的发 展使得制备出具有一定尺寸的人工合成单晶金刚石成为可能,目前最大尺寸可达8mm。采用高压技术制备金刚石的典型例子是De Beers MONODITE系列。人工合成单晶金刚石刀具的粗坯是沿着平行于1b型合成金刚石的(1 0 0)面或沿一个厚2mm边缘长度达8mm的薄片所提供的平面锯开所制得。这种工程材料的优点在于其尺寸、形状和性能都具有良好的一致性,这在天然产品中是 不可能实现的。另外各种尺寸尤其是大尺寸天然金刚石的缺乏、不同金刚石品质的区别以及对金刚石的选择、取向和刀具尖端的预处理等专业技巧的要求都对天然金 刚石的价格因素产生重要影响,从而大大限制了它在更广泛领域的应用。当前人工合成单晶金刚石刀具材料的应用得到了迅速的发展。


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2009/03/13

雕刻機刀具使用的基本知識

尖刀(硬質合金) 雙刃螺旋銑刀(硬質合金)
主要功能:二D平面雕刻、二D切割、三D挑角。
雕刻適用材質:雙色板(ABS)、壓克力也可用於銅、鐵、鋁、塑膠及其它各類金屬非金屬材。
注意事項:雕刻金屬時應添加冷卻劑,為加快雕刻速度應選用較寬的刀尖。
為滿足精細雕刻用戶的要求市場更推出三凌刀、四凌刀
主要功能:二D切割、二D平面雕刻。
雕刻適用材質:壓克力、PVC。
黑色金屬特點:對於壓克力的立式切割加工具有良好的耐熱性和耐磨性,螺旋刃切又保證其物面的光滑性,在切割加厚板材時有上佳的表現,它也可以用來加工黑色金屬,如鐵、鋼等。
3D雕刻刀(硬質合金) 單槽螺旋刀(硬質合金)
主要功能:三D挑角、倒角。
雕刻適用材質:壓克力、PVC、也可用於密度板、中等硬度木材。

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