铸铁加工的新刀具方法

这种具有挑战性的材料对切削工具提出了独特的要求，但结合研发、实验室测试和实际应用的结果正在产生有效的解决方案。

铸铁仍然是最难加工的材料之一。这主要是因为它的成分不一致，结构也各不相同，尤其是在外表面。这导致可加工性的显着变化。在加工铸铁时，也可能必须考虑中断切削或不稳定的机器条件。这些因素对切削刀具尤其具有挑战性，尤其是用于大批量生产的粗加工刀具，刀具寿命和工艺可靠性对成本有很大影响。

尽管轻金属合金的使用增加，铸铁仍然大量使用。例如，轻金属合金的兴起意味着当今中小型汽车的发动机缸体通常由铝制成。然而，在具有大约 2 升或更大发动机的大型汽车中，铝制发动机缸体需要更大。在这种情况下，铸铁允许更薄的壁和更紧凑的发动机。这是一个重要的因素，特别是对于横向安装的汽车发动机。

“铸铁或铝”的问题不适用于柴油发动机或商用车。在这个领域，由于铸铁的减振作用，没有竞争，通常是压实石墨铸铁。强度介于灰铸铁和球墨铸铁之间。

“铸铁加工对我们来说是一个非常重要的应用领域，”瓦尔特车削高级产品经理 Gerd Kussmaul 说。这是其他领先工具公司的共同观点，尤其是在最近几年，因为汽车行业一直在推动更高效、更可靠的方法来加工这种重要但困难的材料。 “在其中，我们有几个重点领域，例如汽车工业、一般工业和建筑业，以及发动机缸体、轮毂、泵、差速器或变速箱壳体等组件，”他补充道。

前面提到过使用铸铁来实现更薄的发动机壁。然而，加工这些较薄的壁通常会引起振动。这就是为什么需要柔软且坚固的工具的原因。为了实现这种混合，这些工具需要具有某些特性，其中第一个是高性能涂层。为什么？

“涂层必须具有优化的微观结构，以提高耐热磨损性，并提供最大的刀具寿命和切削速度，”他回答道，“此外，还需要一种特殊的表面处理，将涂层中的拉应力转化为压应力。”这是为了增加刀具材料的韧性，从而提高切削刃的可靠性，特别是在加工铸造氧化皮时。因此，耐磨性和韧性都比传统涂层更高。

Kussmaul 强调，正确的刀片几何形状也很重要，因为切削刃的宏观和微观几何形状对切屑形成有重大影响，因此也会对产生的切削力产生影响。为应用选择正确的几何形状，最好是具有地面接触面的几何形状，以确保可转位刀片的牢固就位，这一点至关重要。 “先进的涂层与优化的几何形状和当今新的切削刀具材料等级相结合，可以实现最大的切削性能并将刀具寿命延长多达 75%，”他说。

用于铣削的多条边

也许在铸铁加工中遇到的大多数工件，通常也是最大的，都是立方体形状的，因此是铣床或加工中心的工作。最常见的操作之一是密封和连接表面的端面铣削，例如发动机缸体上的气缸盖表面。

“在汽车行业，重要的是要在最短的时间内处理尽可能多的表面并保证工艺可靠性。适当的金属去除率需要具有多个切削刃的大型铣刀，”瓦尔特产品管理铣削专家 Wolfgang Vötsch 说。

Vötsch 指出他公司的 F4045 是最大化铸铁加工生产率和工艺可靠性所需的刀具类型的一个典型例子。 F4045 的刀片提供 14 个可用的切削刃，因为对称可转位刀片不仅可以径向转位，而且可以反转。这些特性造就了一种高效的铸铁刀具，从而降低了切削刃成本。此外，正面的整体几何形状可提供低切削力和低功耗。

铣刀的另一个理想特征是刀片楔形夹紧系统，因此可转位刀片可以精确且牢固地安装在其刀座中。采用这种设计，夹紧螺钉只需转动几圈夹紧螺钉即可旋转到侧面，以便快速轻松地接触可转位刀片。

“对于具有许多可用切削刃的刀具来说，处理至关重要，”Vötsch 解释道。 “如果无法手动快速轻松地翻转可转位刀片或转位，则会浪费大量宝贵的时间。”