如何加工纯磨损

加工粉末金属就像加工纯磨料。Gerlach Machine的总裁Charles Gerlach如是说。Gerlach先生的商店位于俄亥俄州的圣亨利镇，这是一个被玉米田和古色古色的农舍包围的小镇，从20世纪80年代开始就专门加工粉末金属零件。

附近那些玉米地的土壤与粉末金属大致相似，因为它是营养物质和有机物质的混合物，为农民们希望的大丰收提供了基础。沿着这些线，粉末金属部件是微小的金属和合金元素(想想滑石粉)的混合物，它们被压合在一起并加热后，形成了一个接近净形状的组件。

不幸的是(对于粉末金属模具，无论如何)，二次加工操作通常需要将零件带到其最终形式。在这个阶段，粉末金属部件可能有一个明显的硬度等级，在可加工性方面不是非常令人生畏(例如30 Rc)。然而，这些单独的粉末仍然保持它们各自的硬度——可能是50rc或更高——即使在零件成型后。切割这种材料的工具将切割非常小，非常硬的颗粒——本质上，这是纯粹的磨损。

结果是过度和经常不可预测的刀具磨损，因为切削刃损坏。加工这种材料的成功或失败主要取决于切削工具的选择和应用。

为什么粉末金属?

在最新的汽车设计中，粉末金属组件的数量继续上升。事实上，这些组件现在被用于更引人注目的发动机和变速器的应用。虽然粉末金属零件已经成为汽车工业的宠儿，但对于那些必须进行最后加工的商店来说，它们仍然是一个恶魔。

Gerlach Machine的初衷并不是专门从事粉末金属加工。这家商店位于美国中西部，这与它有很大的关系。25年前，一些当地的粉末金属模具制造商找到了该公司，希望用机器加工成型过程中无法产生的特性。这些早期零件中有许多只需要镗孔操作来实现公差或攻丝操作，因为螺纹不能在模具中形成。

在许多情况下，车间机械的粉末金属零件的耗氧量是模压成网状形状的。这就是为什么这些材料对齿轮组件特别有吸引力，因为传统的滚齿法形成齿轮齿是没有必要的。模压齿然后可以进行诱导硬化，以提高耐磨性，同时芯保持柔软，以减少操作期间断裂的机会。

正是由于成型工艺的限制，其他零件的特征，如螺纹，需要二次加工。平行于模压轴的孔可以成型，但十字孔(垂直于模压轴的孔)和零件周边的凹槽不能成型。此外，零件壁的厚度也有限制。此外，加工可能是必要的，以达到更严格的公差和更好的表面抛光，这是最新的汽车部件所要求的。

加工注意事项

大多数粉末金属零件需要车削和攻丝操作，而不是铣削，这就是为什么Gerlach先生的车间有更多的数控车床而不是铣床。由于粉末金属零件接近净形状，通常不需要大量的粗加工。因此，适当的工具是面向半精加工和精加工任务。对于转向操作，Gerlach先生主要使用来自Valenite (Madison Heights, Michigan)的金属陶瓷插入件。Gerlach先生发现，这些刀片基本上不需要做任何边缘准备，就能提供非常锋利的切削刃和自由的切削动作，这对车削粉末金属零件很有效。

在某些情况下，粉末金属零件在加工前将通过热处理或感应淬火淬火。感应淬火的零件可能需要精加工孔道，因为精加工表面的质量被改变了。对于这些硬化零件，加工车间更可能使用立方氮化硼(CBN)刀片，这通常用于大多数硬车削应用。同样，这些CBN刀片有最小的边缘准备，所以他们的切削刃尽可能锋利。

在穿线方面，该厂已经选择了氮化钛涂层丝锥，而且在过去20年里，该厂一直在没有冷却剂的情况下加工螺纹。它还会尝试研磨和干燥，一些装有空气喷射装置的机器更多地用于切屑控制，而不是保持刀具切削刃的冷却。没有冷却剂加工意味着切屑保持干燥，加工后不太可能粘附在零件上。但更重要的是，干式加工减少了加工后零件生锈的可能性。

由于粉末金属零件的多孔性和高铁含量，生锈是其固有的问题。因为这个原因，不仅车间通常会将机器烘干，而且大多数零件在加工后很快就会被浸在油浴中以防止氧化。格拉赫指出，在某些情况下，生锈似乎几乎是在机械加工后立即出现的。这可能表明生锈是在成型过程中以某种方式发展的，并在成型部件内部被捕获。车间可能会将预加工的零件掰成两半，看看零件的核心是否生锈，以确定成型过程中是否存在问题。

在某些情况下，车间在加工过程中使用合成冷却剂。一种是当需要进行抛光等高压操作以增加关键部件表面光洁度时。另一个是如果有一个高的材料去除率，大量的热量可以转移到部分。液氮冷却剂可能是另一个可行的选择，工厂目前正在检查这些系统。

心灵的补偿

Gerlach先生承认，商店对新安装的工具的补偿没有什么特别的。操作人员安装刀具，在假定的切削深度上稍微后退，加工零件，测量零件，然后调整刀具偏移量，使之前的切削量低于规格。

然而，粉末金属的研磨性意味着一旦这些新工具安装，它们的偏移必须持续监测和调整，以考虑到工具磨损。这就是为什么车间在机器上对它切割的每一个粉末金属部件进行100%检查的原因(大多数这些部件的总公差为0.001英寸)。这种100%检查的政策不仅有助于保证质量，而且因为它提醒商店当偏移必须更换或工具必须更换。车间的蔡司Eclipse CMM用于抽查在车间中无法实际测量的关键特性(例如特性到特性的相对位置)。

对于某些机器，车间依靠其机器操作员的经验来跟踪零件测量趋势，并在必要时，输入适当的新偏移量，以考虑刀具磨损。其他机器已经被修改，以加快更新偏移量的过程。

该公司最近购买的数控车床是两个欧洲技术法玛Pronto 5倒置垂直卡盘。这些机器安装了一组电子按钮，连接到西门子西门子840D控制器上，操作人员甚至不需要看控制屏幕就可以一键式改变偏移量。每个工具有两个按钮，一个用于推进工具偏移;另一个是递减抵消。分配给工具的每个+或-按钮对于每个按钮的按下都有一个特定的偏移值。这些增量非常小(通常为0.0002英寸)，以减少操作人员过度补偿刀具磨损的机会。

按钮偏移节省了时间，因为不需要通过机器的控制屏幕来输入偏移值。它还消除了操作符键入错误偏移值的可能性。最大偏移量值存储在控件中，以防止在输入过大的偏移量值(太多按钮按下)时发生崩溃。

该商店在这些倒立机器上运行其最高产量的作业。通过这种方式，它可以利用其独特的能力，使用主轴作为他们的零件加载器，这大大加快了吞吐量，通过消除人工加载。

二次过程

除了机械加工，粉末金属零件可能需要额外的工艺，如珩磨、喷砂或磨削。该店内部有陶瓷介质翻滚能力。许多粉末金属零件需要这种操作来去除毛刺，而毛刺是粉末金属零件的典型问题，因为材料孔隙率高。去除传动系统部件上的毛刺尤为关键，因为如果有金属屑在发动机或传动系统的油系统中循环，发动机或传动系统可能不会运行很长时间。

改变行业

粉末金属零件的材料和生产工艺在不断变化，粉末金属模具开发出新的混合物、添加剂和加工技术。这种材料的加工过程很可能会在未来几年继续发生变化。格拉赫注意到的一个趋势是，一些粉末金属铸模公司正在把二次加工工作重新带回内部。因此，这家商店每天都提供新的工作机会。这些工作不只是粉末金属的工作;他们还包括其他工作，如加工铝铸件和挤压。