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不同材料 CNC 铣削高效工艺指南

因金属材料差异,CNC 铣削方法不能完全相同。本文简述不同材料的铣削方法与建议。

钢材铣削

钢材切削性随合金元素、热处理、制造工艺(锻造、铸造等)而异。加工较软低碳钢时,主要问题是积屑瘤形成与工件毛刺。为避免加工硬钢时崩刃,铣刀与工件相对位置变得更重要。

建议:

铣削钢件时优化铣刀位置,避免刀具退出时产生厚切屑。建议考虑干切削不使用切削液,尤其粗加工阶段。

不同材料 CNC 铣削高效工艺指南

不锈钢铣削

不锈钢可分铁素体/马氏体、奥氏体、双相(奥氏体/铁素体)三类,各有铣削建议。

1) 铁素体/马氏体不锈钢铣削

材料分类:P5.x
铁素体不锈钢切削性类似低合金钢,可参考钢材铣削建议。
马氏体不锈钢加工硬化性高,切削需极大切削力。采用正确刀具路径与圆弧切削法获最佳效果,用更高切削速度 Vc 克服加工硬化。高切速、韧性更好材质、强化刃口可保障更高安全性。

2) 奥氏体与双相不锈钢铣削

材料分类:M1.x、M2.x、M3.x
铣削奥氏体与双相不锈钢主要磨损准则:热裂纹导致刃口崩刃、槽磨损、积屑瘤/粘结。零件端面毛刺形成与表面质量是主要问题。

粗加工建议:

采用高切削速度(Vc=150~250m/min)避免积屑瘤
干切削不使用切削液,最大程度减少热裂纹问题。

精加工建议:

1) 为改善表面质量,有时需用切削液,首选油雾润滑/最小量润滑。精加工切削区热量较低,热裂纹问题较少。
2) 使用陶瓷金属材料时,无需切削液也能获得足够好表面质量。
3) 进给 fz 过低会导致刃口在变形硬化区切削,引起刀片更严重磨损。

不同材料 CNC 铣削高效工艺指南

有色金属材料铣削

有色金属不仅含铝合金,还包括镁、铜、锌基合金。切削性主要因硅含量差异而异。亚共晶铝硅合金最常见,硅含量 <13%。

材料分类:N1.1-3
主要磨损准则:刃口积屑瘤/粘结导致毛刺形成与表面质量问题。为避免零件表面划痕,良好切屑形成与排屑至关重要。

建议:

1) 使用刃口抛光锋利的 PCD 刀片,确保良好断屑能力、防止积屑瘤。
2) 选用正前角、锋利刃口的刀片几何形状。
3) 与大多数铣削应用不同,加工铝合金必须始终使用切削液,防止材料粘附刀片刃口、改善表面质量。
硅含量 <8%:切削液浓度 5%
硅含量 8~12%:切削液浓度 10%
硅含量 >12%:切削液浓度 15%
4) 较高切削速度通常提升性能且不负面影响刀具寿命。
5) 推荐 hex 值 0.10~0.20mm(0.0039~0.0079in)。过小值导致毛刺形成。
6) 因工作台进给高,应用具“预读”功能机床避免尺寸误差。
7) 刀具寿命始终受限于毛刺形成或零件表面质量,刀片磨损难作为寿命判据。

硬钢铣削

此类含硬度 45~65HRC 的淬火回火钢。典型铣削零件:冲压模、塑料模、锻造模、压铸模。刀片磨损/后刀面磨损与工件崩刃是主要问题。

建议:

1) 使用正前角、锋利刃口的刀片几何形状,降低切削力、产生更平滑切削动作。
2) 干切削,避免使用切削液。
3) 摆线铣削为合适方法,可同时实现高工作台进给与低切削力,使刃口与工件保持低温,有利生产率、刀具寿命与零件公差。
4) 面铣削亦应采用轻切削策略,即同时保持小切深 ae 与 ap。使用超密齿铣刀与较高切削速度。

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