ISO P类工件就是我们通常所说的钢件,主要包括碳素钢、低合金钢及高合金钢和一些长切屑的可锻铸铁等。这类材料虽然加工难度不大,但应用却非常广泛。加之包含多种不同类型的合金,加工中存在一定的差异,因此给刀具制造带来了难题,也值得机加工的从业人员进行研究。那么,在切削这种材料时,需要注意哪些问题呢?
了解什么是金属切削
了解什么是金属切削,就是要了解金属切削的本质以及工件材料与切削刀具之间的相互作用。
金属切削与用到切开水果一样那样的切削有本质的区别,金属切削是对工件材料施加压力,使其变形并以切屑形式剪切下来的过程。在金属切削过程中,一些“副作用”如高温、大切削力是不可避免的,尤其温度可达到八九百摄氏度之高。另外,大切削力还会造成很大的摩擦,改变刀具和工件的表面,这种现象称为摩擦学效应。除了物理作用外,还会发生一些化学作用,如在高温的催化之下,刀具与工件材料或空气发生化学反应。
由于以上物理化学作用,金属切削会导致刀具发生磨损,尤其是当加工方法或所选刀具不正确的时候,这种磨损会更加明显。这也是我们在进行加工时应该极力避免的一种结果。
不同的钢件选用不同的刀具
正因为不同金属材料具有大相径庭的物理化学性质,因此在选择刀具的时候,要充分考虑这些因素,有必要对不同的钢件,选用不同的刀具。
例如,对于汽车轮轴的切削,要求刀具拥有强度高、耐冲击、抗断裂的能力,适合使用碳含量低于0.25%的碳素钢刀具。而在切削那些经过轧制或锻造的合金钢的时候,经常会产生难以断开的切屑,这些切屑会刮擦刀具表面,并留下月牙洼状的磨损以及产生粘着等问题。因此,加工这类材料的时候,应该使刀具拥有锋利的刃口,便于对切屑进行剪切,使其更容易排除,而不至于留在切削处。
还有一些金属,切削过程中会产生极高的温度,对刀具的耐高温能力要求较高;而对于通过铸造或锻造工艺生产的未加工工件,其坚硬的表面和可能来自模具的内含物,要求切削刀具兼具韧性和耐磨蚀性。
经济和环境因素
加工效率是经济因素中最主要的一个表现。理论上来说,要取得最高的加工效率,就应采用最激进的切削参数。但其他一些问题往往会对切削参数的选择造成制约。
举例来说,对于昂贵材料的加工就要相对保守,以最大程度上确保工艺的可靠性。因此我们可以看到,航空航天部件的加工就相对缓慢。再比如,在高速切削时会产生高温的合金钢材料,只有使用具有耐高温能力的刀具进行加工,才能提高加工效率。刀具制造商们一直在致力于寻求更锋利且强度更大的刀具,并通过镀层和槽形克服热量、压力、化学和粘着磨损等问题,已解决品种众多的合金加工问题。
最后,我们还应该注意环境因素的影响,这是制造商最近几年才开始考虑的一个因素。这其中包括降低能源消耗、减少废物排放等。尽管这两个方面在一定程度上与提高加工效率存在着矛盾,但是在今天,人们的环保意识逐渐增强,也越来越意识到环境因素的重要程度。
由于ISO P类钢件广为人知,并且广泛用于制造常规零件,所以涉及合金钢的加工通常不会受到密切关注和详细分析。但是,如果制造商了解到钢件的许多加工难题可以通过仔细选择刀具加以消除,那么他们即使对大批量零件的生产率进行细小的改进,也会显著地提升盈利能力,甚至还对环保大有好处。