“硬質(zhì)合金圓弧刃端銑刀結(jié)構(gòu)簡單,附件少,裝夾方便,精度高,用于高錳鋼轍叉加工,能有效地克服直刃端銑刀強(qiáng)度低、磨損、崩刃嚴(yán)重等不足焊傅。與正方形刀片相比,圓形刀片的可多轉(zhuǎn)位2～3次,充分利用刀具材料,從而降低生產(chǎn)成本。實(shí)踐證明,將硬質(zhì)合金圓弧刃端銑刀用于高錳鋼轍叉加工切實(shí)可行狈涮『ィ”

　　1.高錳鋼特性

　　高錳鋼是一種單相奧氏體組織的耐磨鋼。經(jīng)水韌處理(1000～1100℃加熱保溫后水冷卻的熱處理方式)的高錳鋼具有顯著加工硬化效果,即在高的外力沖擊作用下,其工作表面硬度由170～220 HB W增加到450～550 HBW以上,心部依然保持極高的韌性,因而獲得很高的抗沖擊、耐磨耗和抗裂紋擴(kuò)展的性能粮按。鐵路道岔整鑄高錳鋼轍叉(以下簡稱:高錳鋼轍叉)就是利用上述特性生產(chǎn)制造的忽浓。具有整體性好、耐磨性強(qiáng)已转、安全可靠,成本低矮憔、養(yǎng)護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　高錳鋼材料的使用提高了零件的硬度渗送、強(qiáng)度以及使用壽命等,這是有利的一面索击。但是正是由于其自身加工硬化嚴(yán)重、導(dǎo)熱系數(shù)小铡暂、切削溫度高邢侵、韌性高、延伸率大倡油、斷屑困難版鳞、線膨脹系數(shù)大、切削力大等物理性能,尤其是加工硬化現(xiàn)象,給高錳鋼機(jī)械加工帶來了很大困難栓栋。以零件去除材料加工的難易程度上劃分,高錳鋼屬于難加工材料程腹。

　　2.高錳鋼轍叉加工刀具

　　隨著鐵路運(yùn)輸向著高速、重載方向的發(fā)展,對運(yùn)輸設(shè)備質(zhì)量的要求也越來越高儒拂。高錳鋼轍叉是使機(jī)車車輛的車輪由一股鋼軌越過另一股鋼軌的過軌設(shè)備,是鐵路道岔設(shè)備關(guān)鍵部件,材質(zhì):ZGMn13,工件長度一般在4～6m,厚度一般在140～180 mm,寬度一般在350～500 mm范圍內(nèi)寸潦。

　　高錳鋼轍叉機(jī)械加工,主要是平面加工。切削方式為端銑社痛。刀具一般選用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀见转。由于是高錳鋼鑄件,加之工件長而薄,加工中變形較大,有一定的加工難度。我廠開展高錳鋼轍叉機(jī)械加工已有十多年的歷史,積累了一定的經(jīng)驗(yàn)蒜哀。

　　多年來,在高錳鋼轍叉加工刀具材料上,我們采用的是刀片牌號為767硬質(zhì)合金斩箫。

　　刀具結(jié)構(gòu)形式主要采用楔塊夾緊,軸向定位環(huán)式。這種結(jié)構(gòu)夾緊方便可靠,定位精度高撵儿。只要定位元件及刀片幾何尺寸有較高的制造精度,就能保證刀具有較高的定位精度,當(dāng)切削力過大時(shí),限制刀片及刀片座沿軸向竄動,防止損壞刀體乘客。

　　由于銑削加工是斷續(xù)切削,每個(gè)刀齒在切入工件時(shí)都要發(fā)生沖擊,為盡量使銑刀切入工件時(shí),前刀面和工件首先是在遠(yuǎn)離刀尖和切削刃處接觸,從而改善刀齒切入時(shí)的受力情況,提高其抗沖擊能力,保護(hù)刀尖,減少崩刃,高錳鋼轍叉加工端銑刀采用雙負(fù)前角形式,即:γf和γp均小于零,γf=-5°,γp=-7°。

　　國內(nèi)生產(chǎn)的以及國外引進(jìn)的可轉(zhuǎn)位端銑刀,一般為正四邊形刀片,主偏角κr絕大多數(shù)為75°淀歇。盡管在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率上基本能夠滿足要求,但由于高錳鋼加工的特殊性,方刀片易核、直切削刃的刀尖和棱角的存在,生產(chǎn)中打刀崩刃現(xiàn)象較為嚴(yán)重,刀片、刀墊浪默、刀體消耗量大,成本過高牡直。近年來,我們改方刀片為圓刀片,將可轉(zhuǎn)位圓弧刃銑刀引入高錳鋼轍叉加工中,由于切削刃口為圓弧狀,沒有薄弱的刀尖和棱角,不存在弱區(qū),所以在切削過程中無刀尖可崩。再者,在切削過程中,不僅改變了切除圖形,而且刀具的主偏角κr也隨切削深度的變化而變化,改善了加工條件茬麻。經(jīng)過試驗(yàn)和使用證明,改直切削刃為圓弧切削刃加工高錳鋼轍叉,在避免崩刀刃台泥、加大切深及進(jìn)給、提高生產(chǎn)效率模譬、降低成本等方面都取得了明顯的效果必胜。應(yīng)該指出,改變切削刃口的形狀是克服硬質(zhì)合金刀片崩刃的一種較為有效的途徑。

　　可轉(zhuǎn)位圓弧刃端面銑刀基本結(jié)構(gòu)啥读。

　　3.圓弧刃端面銑刀的主要特點(diǎn)與銑削試驗(yàn)分析

　　(1)圓弧刃端面銑刀主偏角κr的特點(diǎn)主偏角是刀具重要角度之一誓梦。其大小,一方面影響切削層的形狀,另一方面直接影響同時(shí)參與工作的切削刃長度和單位切削刃的負(fù)荷,即直接影響刀具的磨損和壽命。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量一定時(shí),改變主偏角角度可使切屑變薄或變厚,影響散熱情況和切削力的變化然枫。就是說,主偏角κr大小的變化,直接影響刀具的崩刃和打刀夯饲。

　　一般直刃端面銑刀主偏角為定值,絕大多數(shù)為κr=75°,主偏角κr值一定的端面銑刀,在銑削過程中無論背吃刀量如何變化,主偏角κr基本是不會改變的。而圓弧刃刀具的主偏角κr則不然,其大小隨背吃刀量的變化而變化雾诈。以16mm圓刀片為例,如:背吃刀量為4mm時(shí),主偏角κr為30°,背吃刀量為2 mm時(shí),主偏角κr為20°42′17″,背吃刀量為1mm時(shí),主偏角κr為14°28′39″撑雨。

　　(2)可轉(zhuǎn)位圓弧刃端面銑刀切削力的分析切削力主要是指:總切削力PZ、縱向銑削分力P H陶店、橫向銑削分力PV和軸向銑削分力P0;隨主偏角κr大小的變化,三個(gè)切削分力的大小和分配比例關(guān)系也會發(fā)生變化戴卜。

　　有關(guān)技術(shù)資料介紹,主偏角κr為75°時(shí),直刀刃銑刀的銑削力理論分配為:,縱向銑削力PH=(0.3～0.4)PZ,橫向銑削力P V=(0.85～0.95)PZ,軸向銑削力P0=(0.5～0.55)PZ。

　　通過銑削試驗(yàn)實(shí)測,可轉(zhuǎn)位圓弧刃端面銑刀銑削力的分配基本為:縱向銑削力PH=(0.33～0.37)PZ,橫向銑削力PV=(0.45～0.53)PZ,軸向銑削力為P0=(0.78～0.84)PZ琢岩。

　　試件材料:ZGMn13,銑刀直徑=160mm,z=10,γf=-5°,λp=-7°,刀片牌號:767投剥。

　　切削用量:n=140r/min,v=70m/min,fn=168mm/min,fz=0.12mm/z。

　　從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出,切削時(shí),由于圓弧刃刀較直刃刀接觸工件的刃長增加(增加40%左右),使得軸向力P0增加,而主偏角κr隨背吃刀量的變化而變化,使橫向銑削力PV大幅度下降担孔。而橫向銑削力PV的大小,恰好是影響刀刃切入工件沖擊刀尖及刀刃磨損的主要因素,再加上圓弧刀刃所切下的切屑厚度不等,從而改善了散熱條件江锨。還有圓弧刀片的切削區(qū)是無刀尖無棱角的圓弧形,不存在弱區(qū),這就使切削過程中所承受的機(jī)械沖擊、熱沖擊較小,因此,圓弧刃的刀具壽命會大大提高糕篇。

　　4.切削用量的選擇

　　銑削時(shí)的切削用量應(yīng)根據(jù)被加工工件材質(zhì),并結(jié)合機(jī)床功率啄育、工裝夾具的剛性以及刀具的經(jīng)濟(jì)壽命等綜合考慮,以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。

　　高錳鋼轍叉機(jī)械加工精度要求并不是很高,屬粗加工拌消。在切削過程中,由于塑性變形和切削力的影響,切削層及表面下一定深度范圍內(nèi)會產(chǎn)生嚴(yán)重的硬化現(xiàn)象灸撰。為避開毛坯表面和前一次走刀造成的硬化層,切削過程中選擇了較大的背吃刀量和進(jìn)給量。較直刃端銑刀,使用圓弧刃端銑刀時(shí),在切削速度上有所降低拼坎。

　　用圓弧刃端銑刀加工高錳鋼轍叉,一般背吃刀量取ap=3-5mm,進(jìn)給量取fz=0.1-0.15mm/z,切削速度取v=60～80m/min浮毯。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐,綜合效果良好。

　　硬質(zhì)合金圓弧刃端銑刀結(jié)構(gòu)簡單,附件少,裝夾方便,精度高,用于高錳鋼轍叉加工,能有效地克服直刃端銑刀強(qiáng)度低泰鸡、磨損债蓝、崩刃嚴(yán)重等不足。與正方形刀片相比,圓形刀片的可多轉(zhuǎn)位2～3次,充分利用刀具材料,從而降低生產(chǎn)成本障翼。實(shí)踐證明,將硬質(zhì)合金圓弧刃端銑刀用于高錳鋼轍叉加工切實(shí)可行缚宜。

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