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數(shù)控車床硬態(tài)切削技術(shù)
日期：2009年11月06 來源：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：數(shù)控車床
硬戀切削技術(shù)
淬硬鋼是——類較難加工的材料，硬度通常高達(dá)50~65HRC，主要包括普通淬火鋼、淬火態(tài)模具鋼、軸承鋼、軋輥鋼及高速鋼等。由于其典型的耐磨特點(diǎn)，淬硬鋼被廣泛用于制造各種數(shù)控車床要求高硬度和高耐磨性的基礎(chǔ)零部件。隨著陶瓷刀具，特別是超硬刀具CBN性能的不斷提高和穩(wěn)定，解決了淬硬零件傳統(tǒng)制造工藝與快速發(fā)展的市場(chǎng)需求之間的矛盾，使得更經(jīng)濟(jì)地切削加工淬硬鋼成為可能。
硬態(tài)切削是指采用陶瓷或超硬CBN／J具對(duì)硬度大于50HRC的淬硬鋼進(jìn)行精密切削的加工工藝。與磨削相比，硬態(tài)切削具有良好的加工柔性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能。然而，目前硬態(tài)切削加工技術(shù)仍然末完全被企業(yè)所廣泛采用，其主要原因不僅由于企業(yè)對(duì)硬態(tài)切削加工機(jī)理及刀具的使用技術(shù)未完全理解和掌握，同時(shí)也因?yàn)橛矐B(tài)切削工藝中一些不穩(wěn)定的因素制約了它的推廣和應(yīng)用。
⑴硬態(tài)切削的優(yōu)點(diǎn)
與磨削加工相比，硬態(tài)切削有如下優(yōu)點(diǎn)：
①加工效率高、經(jīng)濟(jì)效益好。旨先，去除相同體積的數(shù)控車床金屬時(shí)，硬態(tài)切削常常可以采用較大的切削深度和較高的主軸轉(zhuǎn)速；而辟削則只能采用小切深，否則容易引起磨削燒傷，或因徑向分力大而引起變形。因此，硬態(tài)切削的金屬去除率為磨削的3—4倍，能耗僅為磨削的1／5。另外，在硬態(tài)車削時(shí)， —次裝夾可完成多表面的加工(如外圓、內(nèi)孔、端面、臺(tái)階、溝槽等)，而磨削則不易實(shí)現(xiàn)。硬態(tài)切削經(jīng)濟(jì)效益奸還體現(xiàn)在設(shè)備投入上，在加工效率相同的情況下，車床投資僅為磨床的1／3—1／2，且占地面積小，輔助系統(tǒng)費(fèi)用低。
②清潔的加工工藝。硬態(tài)切削所用的刀具，基本可不使用切削液，節(jié)省了相關(guān)的切削液供給裝置和處理裝置，大大節(jié)省了投資費(fèi)用。另外，一般切削液中大多含有毒和有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，也危害操作者的健康。
③良好的整體加工質(zhì)量。以硬態(tài)車削為例，數(shù)控車床工件安裝次數(shù)的減少，可使工件各幾何要素獲得較高的位置精度，工件表面也不會(huì)引起燒傷或微裂紋。目前硬志車削的加工精度可達(dá)IT5級(jí)，表面粗糙度An為Os—O．2Pnl。
(2)硬態(tài)切削的關(guān)鍵技術(shù)
實(shí)施硬態(tài)切削工藝時(shí)，切削力大、切削溫度高、刀具使用壽命短，這就要求作為硬態(tài)切削的刀具耐熱性和耐磨性應(yīng)更好，機(jī)床工藝系統(tǒng)也要有足夠的剛度。硬戀曰削的關(guān)鍵技術(shù)表現(xiàn)在以F幾個(gè)方面：
①刀具材料引L何參數(shù)。CBN具有很高的硬度和耐磨性，適合加工硬度大于HRC55的淬硬鉚J：[件，是目前最理想的硬態(tài)切削刀具材料。陶瓷刀具材料的成本低于CBN，且具有良好的化學(xué)熱穩(wěn)定性，但硬度和耐磨性不如CBN，對(duì)于硬度小于HRC50的淬硬鋼工件選用陶瓷刀具較為合適。我國(guó)數(shù)控車床陶瓷刀具拄術(shù)己較完善，刀片性能也較穩(wěn)定、可靠。對(duì)于硬度為HRC40—50的淬硬鑰千件，也司選擇抗彎矚度和沖擊韌性更高的高性能硬質(zhì)合金及涂層硬質(zhì)合金刀具材料。刀片形狀及刀具幾何參數(shù)的選擇合理與否，對(duì)充分發(fā)揮JJ具的切削性能至關(guān)重要。對(duì)于各種材料的刀片來說，均應(yīng)選擇強(qiáng)度高、散熱條件好的刀片形狀和盡可能大的刀尖圓弧半徑。刀具幾何參數(shù)的主要特點(diǎn)是選擇較人的負(fù)前角或預(yù)磨出負(fù)倒棱，以提高刀具的抗沖擊能力。
②回切削用量與切削條件。切削用量選擇得合理‘j否，對(duì)硬態(tài)切削效果影響很大。由于CBN和陶瓷刀具材料的耐熱性和耐磨性好，可選用較高的切削速度和較大的切削深度及較小的進(jìn)給量：而硬質(zhì)合金刀具則不宜選用較高的切削速度和印削深度。一般情況下硬態(tài)切削刁；使用切削液，但有時(shí)對(duì)工件的加工精度和表面質(zhì)量及刀具壽命有特殊要求時(shí)，也可使用水基切削液并采用連續(xù)、均勻的冷卻方式，避免刀片產(chǎn)生微裂紋。
③對(duì)己加工表面完整性的深入研究。由于切數(shù)控車床削加工過程巾切削熱的產(chǎn)生和佶導(dǎo)、高速摩擦和磨損等因素都會(huì)對(duì)已加工表面造成‘定程度的破壞，所以，用硬態(tài)切削取代磨削加工，需對(duì)工件的表面性能進(jìn)行長(zhǎng)期和深入的研究。硬態(tài)叨削已加7：表面的完整性主要包括：表層組織形態(tài)及硬度、表面粗糙度、殘余應(yīng)力的性質(zhì)與分布、白層的狀況等。
④硬態(tài)切削機(jī)床。以車削加：l寸例，淬硬鋼的硬態(tài)車削與非淬硬鋼車削相比，切削力增加30％～100％，切削所需功串增加]5—2倍。所以，硬態(tài)切削對(duì)數(shù)控車床提出了更高的要求，主要是高剛度和大功率。此外，機(jī)床本身的主軸系統(tǒng)還應(yīng)具有高轉(zhuǎn)速，以保證充分發(fā)揮CBN或陶瓷刀具的性能優(yōu)勢(shì)。為防止主軸高轉(zhuǎn)速引起的振動(dòng)，包括夾具在內(nèi)的整個(gè)主軸系統(tǒng)必須經(jīng)過良好的平衡，主軸的徑向跳動(dòng)和端向跳動(dòng)都不得大于3gm。機(jī)床導(dǎo)軌的精度要高，擔(dān)杠反向間隙要小，特別是不能有爬行現(xiàn)象發(fā)生。機(jī)床良好的熱穩(wěn)定性，對(duì)保證連續(xù)生產(chǎn)的加丁精度也非常重要。
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