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CNC零件加工表面受到磨損應如何解決

  • 作者:毅鑫五金
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在 CNC(計算機數字控制)零件加工領域,加工表面的磨損是一個關鍵問題,它不僅影響零件的尺寸精度、表面粗糙度和形狀精度,還會對零件的性能和使用壽命產生深遠影響。隨著制造業對零件精度和質量要求的不斷提高,有效解決 CNC 零件加工表面磨損問題變得尤為重要。下面毅鑫五金給大家說說CNC零件加工表面受到磨損的原因和解決措施,一起來了解下吧。

CNC 零件加工表面磨損的原因

刀具磨損

1、切削力作用:在 CNC 加工過程中,刀具與工件之間存在強烈的切削力。持續的切削力會使刀具的切削刃逐漸磨損,例如在車削加工中,主切削力會使刀具前刀面與切屑之間產生劇烈摩擦,導致前刀面磨損形成月牙洼。

2、切削熱影響:切削過程中產生的大量切削熱會使刀具溫度急劇升高。高溫會降低刀具材料的硬度和強度,加速刀具的磨損。如在銑削高強度合金鋼時,刀具切削刃處溫度可達幾百攝氏度,加速了刀具的磨損進程。

工件材料特性

1、硬度差異:如果工件材料硬度較高,刀具在切削時就需要克服更大的阻力,從而加快刀具的磨損。例如加工淬火鋼等硬度高的材料時,刀具磨損速度明顯快于加工普通碳鋼。

2、材料組織:工件材料的組織結構也會影響加工表面磨損。如材料中存在硬質點或雜質,會使刀具切削過程中產生局部磨損;而材料的韌性過大,切削時切屑不易折斷,會與刀具長時間接觸,也會加劇刀具磨損。

加工參數選擇不當

1、切削速度:切削速度過高,刀具與工件之間的摩擦加劇,切削溫度迅速上升,刀具磨損加劇。例如在高速銑削鋁合金時,若切削速度選擇不合理,刀具磨損會導致加工表面出現粗糙度增大等問題。

2、進給量:進給量過大,刀具每轉或每行程切除的金屬層厚度增加,切削力增大,容易使刀具產生磨損甚至破損,影響加工表面質量。

3、切削深度:切削深度過大,同樣會使切削力大幅增加,導致刀具磨損加劇,而且可能引起加工過程中的振動,進一步惡化加工表面質量。

加工環境因素

1、潤滑與冷卻不足:在 CNC 加工中,良好的潤滑和冷卻能有效降低切削溫度、減少摩擦。若潤滑與冷卻不足,刀具與工件之間的摩擦熱無法及時散發,會加速刀具磨損,影響加工表面質量。如在鉆削深孔時,若切削液供應不暢,鉆頭容易因過熱而磨損。

2、加工設備振動:CNC 加工設備的振動會使刀具與工件之間的相對位置發生變化,導致切削力不穩定,從而加劇刀具磨損和加工表面的不平整。設備的不平衡、部件松動等都可能引發振動。

解決 CNC 零件加工表面磨損的措施

優化刀具選擇與管理

1、合理選擇刀具材料:根據工件材料的特性選擇合適的刀具材料。例如,加工高硬度材料可選用硬質合金刀具或陶瓷刀具;加工有色金屬可選用高速鋼刀具,以提高刀具的耐磨性和切削性能。

2、優化刀具幾何參數:合理設計刀具的前角、后角、刃傾角等幾何參數,以減少切削力和切削熱。例如,適當增大前角可減小切削變形和摩擦,但前角過大又會降低刀具強度,需根據具體加工情況優化。

3、刀具磨損監測與更換:采用刀具磨損監測系統,實時監測刀具的磨損狀態。當刀具磨損達到一定程度時,及時更換刀具,以保證加工表面質量。如通過聲發射傳感器、切削力傳感器等監測刀具磨損。

優化工件材料處理

1、預先熱處理:對工件材料進行預先熱處理,改善其組織結構和力學性能。例如,對中碳鋼進行球化退火處理,可降低硬度,改善切削性能,減少刀具磨損。

2、表面處理:對工件表面進行處理,如涂覆潤滑涂層等,可降低刀具與工件之間的摩擦系數,減少磨損。例如在鋁合金表面涂覆一層 MoS?涂層,可有效提高加工表面質量。

合理調整加工參數

1、優化切削速度:根據工件材料、刀具材料和加工要求,通過試驗或借助切削參數手冊,選擇合適的切削速度。在保證加工效率的同時,盡量降低刀具磨損。如在加工鈦合金時,選擇較低的切削速度可有效減少刀具磨損。

2、控制進給量:合理控制進給量,避免因進給量過大導致刀具磨損和加工表面質量下降。對于高精度加工,應采用較小的進給量,以獲得較好的表面粗糙度。

3、確定合適的切削深度:根據工件的加工余量和加工要求,確定合適的切削深度。對于剛性較差的工件,應采用較小的切削深度,以防止加工振動和刀具磨損。

改善加工環境

1、優化潤滑與冷卻:選擇合適的切削液,并保證切削液的充分供應。切削液應具有良好的潤滑、冷卻和排屑性能。例如,在加工不銹鋼時,選用含有極壓添加劑的切削液,可有效降低切削溫度和刀具磨損。

2、減少設備振動:定期對 CNC 加工設備進行維護和保養,檢查設備的平衡狀態和部件連接情況,及時調整和緊固松動部件。采用減振裝置,如在機床床身安裝減振墊等,減少加工過程中的振動。

CNC 零件加工表面磨損問題是一個涉及刀具、工件、加工參數和加工環境等多方面因素的復雜問題。通過優化刀具選擇與管理、工件材料處理、合理調整加工參數以及改善加工環境等一系列策略,可以有效減少加工表面磨損,提高 CNC 零件的加工精度和表面質量,滿足現代制造業對高精度、高質量零件的需求,提升企業的生產效率和產品競爭力。在實際生產中,需要綜合考慮各種因素,不斷探索和優化,以實現 CNC 加工過程的高效、穩定和優質。

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