一、前言

淬硬軋輥的最終加工過去常由磨削加工來完成,而磨削加工不僅效率低,而且所使用的切削液會給環(huán)境帶來污染,并影響操作者的身體健康,因此,采用干式切削刀具對淬硬軋輥的硬態(tài)干式切削加工已成為目前研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)迹缀。淬硬軋輥的干式切削加工實現(xiàn)了以車代磨,加工效率提高了5～10倍,并可避免環(huán)境污染,是一種高效、潔凈的工藝方法,符合綠色制造蜜徽、清潔生產(chǎn)模式,具有廣泛的應(yīng)用前景祝懂。

二、干式切削淬硬軋輥刀具

1娜汁、刀具材料及其選用

(1)陶瓷材料

陶瓷刀具具有高硬度(HRA91～95)臀匹、高強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度為750～1000MPa)、耐磨性好油后、化學(xué)穩(wěn)定性好、良好的抗粘結(jié)性能仙涡、摩擦系數(shù)低且價格低廉等優(yōu)點(diǎn)容书。陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度,1,200℃時硬度達(dá)到HRA80。正常使用時,陶瓷刀具耐用度極高,車速可比硬質(zhì)合金提高2～5倍,特別適合高硬度材料加工眶蹈、精加工以及高速加工,加工硬度可達(dá)HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵等藤棕。常用的有氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷雹了、金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷朴树。氧化鋁基陶瓷刀具比硬質(zhì)合金有更高的紅硬性,高速切削狀態(tài)下切削刃一般不會產(chǎn)生塑性變形,但它的強(qiáng)度和韌性很低,為改善其韌性,提高耐沖擊性能,通常一方面可加入氧化鋯或TiC和TiN的混合物,另一種方法是加入碳化硅晶須。氮化硅基陶瓷除紅硬性高以外,還具有良好的韌性,與氧化鋁基陶瓷相比,它的缺點(diǎn)是在加工鋼時易產(chǎn)生高溫擴(kuò)散,加劇刀具磨損,氮化硅基陶瓷主要應(yīng)用于斷續(xù)車削灰鑄鐵及銑削灰鑄鐵索驰。金屬陶瓷是一種以碳化物為基體材料,其中TiC為主要的硬質(zhì)相(0.5～2μm),它們通過Co或Ti粘結(jié)劑結(jié)合起來,是一種與硬質(zhì)合金相似的刀具,但它具有較低的親和性榨惭、良好的摩擦性及較好的耐磨性。它比常規(guī)硬質(zhì)合金能承受更高的切削溫度,但缺乏硬質(zhì)合金的耐沖擊性妓浮、重型加工時的韌性以及低速大進(jìn)給時的強(qiáng)度忿项。近年來通過大量的研究、改進(jìn)和采用新的制作工藝,陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度和韌性均有了很大的提高,如日本三菱金屬公司開發(fā)的新型金屬陶瓷NX2525及瑞典山德維克公司開發(fā)的金屬陶瓷刀片新品CT系列和涂層金屬陶瓷刀片系列,其晶粒組織的直徑細(xì)小至1μm以下,抗彎強(qiáng)度和耐磨性均遠(yuǎn)高于普通的金屬陶瓷,大大拓寬了陶瓷材料的應(yīng)用范圍城舞。

(2)CBN

CBN的硬度和耐磨性僅次于金剛石,有極好的高溫硬度,與陶瓷刀具相比,其耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性稍差,但沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能較好轩触。它廣泛適用于淬硬鋼(HRC50以上)、珠光體灰鑄鐵家夺、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工,與硬質(zhì)合金刀具相比,其切削速度可提高一個數(shù)量級脱柱。

CBN含量高的PCBN刀具硬度高伐弹、耐磨性好、抗壓強(qiáng)度高及耐沖擊韌性好,其缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差和化學(xué)惰性低,適用于耐熱合金榨为、鑄鐵和鐵系燒結(jié)金屬的切削加工掸茅。復(fù)合PCBN刀具中CBN顆粒含量較低,采用陶瓷作粘結(jié)劑,其硬度較低,但彌補(bǔ)了前一種材料熱穩(wěn)定性差、化學(xué)惰性低的特點(diǎn),適用淬硬鋼的切削加工柠逞。

使用PCBN刀具干式切削淬硬軋輥還應(yīng)遵循以下原則:在機(jī)床剛性允許條件下盡可能選擇大切深,這樣切削區(qū)生成的熱量使得刃前區(qū)金屬局部軟化,能有效降低PCBN刀具的磨損,此外在小切深時還應(yīng)考慮采用PCBN刀具導(dǎo)熱性差而使得切削區(qū)熱量來不及擴(kuò)散,剪切區(qū)也能產(chǎn)生明顯的金屬軟化效應(yīng),減小切削刃的磨損昧狮。

2、刀片結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)確定

刀片形狀及幾何參數(shù)的合理確定對充分發(fā)揮刀具切削性能是至關(guān)重要的板壮。按刀具強(qiáng)度來說,各種刀片形狀的刀尖強(qiáng)度從高到低依次為:圓形逗鸣、100°菱形、正方形僵卿、80°菱形特与、三角形、55°菱形正庙、35°菱形注括。刀片材料選定后,應(yīng)選用強(qiáng)度盡可能高的刀片形狀。

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