PCD工具加工アルミニウム合金の表面粗さと刃先摩耗の分析

Published: 2020-07-28 ソース: Funik

PCD工具の材料は、硬度が高く、熱伝導率が良く、摩擦係数が低いため、切削力が低下し、工具の摩耗が遅く、切削過程がより安定し、これは、表面粗さを低減するのに役立ちます。高速で旋削する場合、工作物の表面はミラー効果に達することができ、アルミニウム合金を旋削するための理想的な工具材料です。 使用中に工作物表面粗さや刃先の摩耗状況に注意を払う必要があります。

アルミニウム合金工作物の表面粗さに対する影響要因を表1に示します:

表1

影響要因

変化

粗さ変化

送り量

増大

増大

切削速度

増大

一定の値まで減少した後安定に向かう

切削深さ

増大

明らかではない

ダイヤモンド粒度

増大

増大

PCD工具で加工されたアルミニウム合金の刃先の摩耗形態は、従来の工具とは異なり、主に凝着摩耗、拡散摩耗、多結晶層の破損と表され、その特徴を表2に示します:

表2

刃先磨耗形

特徴

凝着摩耗

異なる線形速度を採用してアルミニウム合金を加工し、肉眼ではナイフスティッキング現象や構成刃先は見られず、主要な摩耗方式でない。

拡散摩耗

アルミ合金を切削する場合、拡散摩耗に優れた耐性を持ち、アルミ合金の加工に非常に適しており、主要な摩耗方式である

多結晶層の破損

物理的および機械的損傷。機械加工過程中に、刃先が衝撃を受けて、微細な崩れ口またはボンドの損失が発生し、ダイヤモンド粒子の剥離によりギャップが形成され、多結晶層の破損は、加工精度に直接影響し、工作物をスクラップする。 現在、PCD摩耗の主な原因となる。

刃先摩耗の主な対策:

(1)PCDグレードの合理的な選択

精密加工または超精密加工には、高強度、優れた靭性、優れた耐衝撃性、および小さな粒度のPCD工具を選択する必要があります。荒加工では一般に粗粒PCDを選択し、PCD粒子が粗いほど、工具の耐摩耗性は強くなります。 加工精度と品質を保証することを前提に、粒度の粗いPCDを優先的に選択します。

(2) 刃先形式の合理的な選択

表3

刃先形式

特徴

加工に最適なアルミ合金種類

鋭角

刃先が鋭く、切削が軽快で、切削力を大幅に低減し、加工面の品質を向上させ、バリの発生を抑える。

低シリコンアルミ合金仕上げ

鈍角

工具の刃先をR角度に鈍化させると、刃先が折るリスクを大幅に低減できる

中/高シリコンアルミ合金

チャンファ

刃のエッジ角度を大きくしてより安定させますが、切削加工時の刃にかかる圧力と切断抵抗も大きくなる。

高シリコンアルミ合金の強力切削

(3) 工具角度の合理的な選択

PCD工具の主な偏角はアルミニウム合金加工において、主に工具の強度切削力の配分を高める役割を果たし、主な偏角が小さい場合、切削幅が長くなり、単位刃先長さあたりの受力が小さくなります;主な偏角が大きくなり、ラジアル分力が小さくなり、切削がスムーズになり、切削厚さが増大し、切りくず処理性が良くなります。

(4) 工具Rの合理的な選択

工具Rとは、工具のメイン刃先と副刃先が交差するところに形成されたRであり、加工においては、Rが刃先の強度を高めます。同じ送りでRが大きいほど、表面粗さが良くなります。 同じ加工粗さを得る場合には、大Rチップは低速・大送りを実現することが可能です。一般的にはRは大きいほどが良いですが、切り込みと工作物、工作機械の剛性などの制限を受けるため、マッチング値が必要であり、大きいほど良いとは限りません。

(5) 加工パラメータの合理的な選択

通常の状況では、アルミニウム合金用のPCD工具の切削速度は4000m / min以内、穴加工速度は800m / min以内が推奨されます。送り量が多すぎると、工作物上の残りの幾何学的面積が大きくなり、切削力が増加します;送り量が小さすぎると、切削温度が高くなり、切削寿命が低下します。一般的な推奨送り量は0.08〜0.15mm / rとなります。PCD工具の切り込みを増やすと、切削力が増大し、切削熱が上昇したため、工具の摩耗が大きくなり、チッピングが発生しやすくなります。 ただし、切り込みが小さすぎると、加工硬化が起こり、工具の摩耗が加速し、さらにはチッピングが発生します。

要約すると、アルミニウム合金工作物を加工するときは、PCDブランド番号を合理的に選択し、ナイフタイプを合理的に設計し、正確な加工パラメータを合理的に選択する必要があり、これにより、加工工作物の表面の粗さが良好になり、工具の摩耗合いが減少し、工具寿命を延長し、製造コストを削減します 。

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