數控機床

      上海, 2014 年 12 月 - 高效加（jiā）工絕非像烘焙蛋糕（gāo）一樣簡單。一個關鍵原因是金屬加工與烘焙有著很大的不同。烘焙蛋糕時，通用麵粉可以在各種（zhǒng）配方中有效使用。與此相反，製造商十分清楚所（suǒ）加工的產品並沒有通（tōng）用的（de）工件材（cái）料。不同的產品應用要求工件材料具有千差萬別的性能屬性。比如汽車車軸需（xū）要使用低合金鋼的韌性（xìng）。渦輪（lún）發動機部件需要使用鎳基合金的耐熱性。

   
      正（zhèng）如其特定性能屬性一樣，所有工件（jiàn）材料的（de）五種基本物理屬性也表現（xiàn）各異（yì）。這些屬性是磨蝕性、硬度、導熱性、粘著性/延展性（xìng）趨向和應變硬化。各個屬性在一種工件（jiàn）材料中（zhōng）的所占比例很大程度上決（jué）定了其可加工性（xìng）。相（xiàng）對（duì）較軟的低合金鋼表現出很（hěn）強的粘著趨向，會導致（zhì）刀具出現積屑瘤（liú）和擴散磨損；而韌性鎳基合金（jīn）的導熱性不良（liáng），會導致切削溫度極高，造成刀具（jù）變形和失效。

   
     材料屬性對加工結果的影響

   
    理（lǐ）論上（shàng），如果知道工件的各合金元素的特定混合比，則可以選擇適（shì）當的刀具和切削工況以產生可預（yù）測（cè）的磨損形式和良好的生產率。但（dàn）實際情況常常事（shì）與願違。對（duì）於某些工件材料，所用刀具和加工參數常常難以獲得完全令人滿意的結果（guǒ）。

     原（yuán）因在於工件材料的成分不同。在任何的產品製造中，工（gōng）件材料的組成元素並（bìng）非完全（quán）一致，都存在（zài）一（yī）定的差異。

     為了確認這一（yī）現象，山高檢測了一係列原材料，這些原（yuán）材料名義上都是（shì）相同（tóng）的工件材料，並在加工前測定了其五種屬性。其中有些屬性完全相同，有些則差別顯著。

   
     當工件的基本屬性不同時，刀具的切削性能也會不同，生（shēng）產率可能會降低。為了（le）建立一種方法來識別這種變化並為改善刀具性能提供方（fāng）法（fǎ）指（zhǐ）導，山高在（zài）本世紀前幾年就與鋼鐵供應商和（hé）其他金屬加工公司展（zhǎn）開了合作，目的是創建一個能夠測定工件屬性並利用測定數據預測工件可加工性的係統（tǒng），而且無需考慮車削、銑削和鑽削等具體應用。

     HQ_ILL_Machinability_Analysis_System.jpg

     可加工性分析係統

     我們創建的可加工性分析係統以定量測定（dìng）材料的上述五種（zhǒng）屬（shǔ）性為基礎。硬度和導熱（rè）性通過標準方（fāng）法（fǎ）測定。含碳量或硬度分布（bù）分析可提供磨蝕性數（shù）據。在斷屑點測量切屑伸長率能夠定量測定粘著趨向，根據材料的拉（lā）伸和屈服強度與參考材料的屈服強度之間的關聯公式可衡量應變硬化。

     材料屬性數據點在五點網格或五角星（xīng）中繪製出來。低值靠近五角星中心，高值偏向其邊緣。數據點包圍的區（qū）域（yù）以圖形方式顯示（shì）了材料的（de）總趨向。將（jiāng）材料屬性的五個數據點結果連起來，便會在五角星網格邊緣（yuán）內得到一個五邊形。

   
     除了圖形顯示特定工件材料的綜合屬性之外，該係統（tǒng）還能根據五種基本屬性中的每一種屬性推薦適用的切削材料、槽型及切削（xuē）工況。該係統還說明了典型的刀（dāo）具磨損形式（shì）。比如材料有粘著趨向時，需要使用韌性刀具基體以及韌性鍍層、鋒利的（de）切削刃（rèn）（小圓角半徑）和大前角，切削工況（kuàng）也偏向於溫度控製（通常切削速度足夠（gòu）高（gāo）以帶走延（yán）性（xìng）切（qiē）屑中的熱量）。刀具磨損形式包（bāo）括微崩、積屑瘤、剝落及溝槽磨損。

       HQ_ILL_Adhesion_And_Ductility.jpg

     另一方麵，用於切削堅硬材料的刀具應該（gāi）采用堅硬或韌性基體（取決（jué）於進給率）、小前角切削刃以（yǐ）及（jí）低進給率和小切深。典型的刀具（jù）磨損包（bāo）括塑性變形、崩刃和斷裂（liè）。

      HQ_ILL_Strain_Hardening_Tendency.jpg

     高溫合金等（děng）材料的導熱性差，要求（qiú）刀具具有（yǒu）高抗壓強度、大前角和強壯的切削刃。通常采用低（dī）切削速度和進給（gěi）率，刀具失效形式可能表現為塑性變形或高磨損速率。

        HQ_ILL_Thermal_Conductivity.jpg

       最後，用於加工磨蝕性工件的刀具毫無疑問應（yīng）該設計有耐磨蝕基體和強壯切削刃。適合采用低進（jìn）給率、低切削速度和大（dà）切深。磨損形式包括後刀麵磨損、月牙窪磨損和溝槽磨（mó）損。

        HQ_ILL_Abrasiveness.jpg

   
       對於特定的工件材料，該分（fèn）析係統顯示了材料（liào）的綜合屬性（xìng），重點體現了屬性的相互影響。

      工藝調整

     當初始加工結（jié）果未達到預期時，可以使用這種（zhǒng）綜合方法，它能（néng）調整刀具和切削參數，從而獲得所需結果。例如，如果預計材料具（jù）有高粘著趨向，則（zé）會產（chǎn）生長切屑。但是，如果切屑比預期的偏長或偏短，表示粘著趨向大於或弱於最初的判斷。查看五角星分析（xī）圖，或者隻（zhī）需要知道其他（tā）屬性的性能影響指標，便能幫助機（jī）床技工調整刀具特（tè）性和切削參數，以適應工件的實際屬性。這就如同調整（zhěng）蛋糕配方（fāng）中的成分以解（jiě）決第一（yī）次烘焙操作不如意的情況。

     根據材料的成分和結構對工件材料進行分類（lèi）（比如美國 ANSI 和歐洲 ISO 標準）是有幫助的。但這隻是（shì）開發加工工藝的起點，因為即使是同一類材料或單獨的工件，其屬（shǔ）性也可能有所不同。例如，不鏽鋼定義為含鉻量不低於（yú） 12% 的合金鋼。但是有些不鏽（xiù）鋼（gāng）含鉻量更高，而且（qiě）生產的不穩定性會進一步改變合金成分（fèn）。即（jí）使全是不鏽鋼，加工不同的成分（fèn）時切削行為也會（huì）不同，因為成（chéng）分和（hé）結構不（bú）同。

     五角星係統不是簡單地對工件材料（liào）進行分類，而是提供實用的幫助或指導，它能使機床（chuáng）技工（gōng）了解刀具的預（yù）期（qī）性能和實際性能（néng）。該（gāi）係統並不（bú）是說明工件材料的好與壞（huài），而是以圖示方式說明了不同的屬性組合如何改變工件與（yǔ）切削刃之間的相互作用。關鍵是找到最適合工件材料屬性的刀具（jù）屬性組（zǔ）合。

      HQ_ILL_Machinability_Rating_By_Comparison.jpg

      結論

     加工的目標是生產合格（gé）零件並實現盈利。工件材料的屬性對加工工藝有著重要影（yǐng）響。因此，最終成本也會直接或間接地受工件材料的影響。更好地了解工件材料（liào）的屬性有助於（yú）減少加工過程出現問題（tí）並提高生產率，從（cóng）而獲得經濟高效的、盈利可觀的製造結果。
  

      關於山高（gāo）：

     山高總部設在瑞（ruì）典法格斯塔市，致力於開發創新的金屬切削解決方案，並與客戶密切合（hé）作以全麵理解和專注於滿足他們的需求，因此譽滿全球。我們在 50 個國家/地區雇用了（le） 5000 多名員工，並通過培訓（xùn）、發展和員工認同計劃以及開放的溝通環境來（lái）提升我們團（tuán）隊成員的能力。我們的員工展現了三個核心價值觀 – 熱（rè）忱待客、家庭歸屬感（gǎn）和個人承諾，它定義了我們的經營（yíng）之道以及我們與（yǔ）客戶、供應（yīng）商和其他合作夥伴之間的交往方式。如需了解更多信息，請訪問 www.secotools.com。