硬車(chē)削的技術(shù)要求
硬車(chē)削的目標(biāo)是隨切屑帶走至少80%的熱量细办,以保持零件的熱穩(wěn)定性懒熙。合理的硬車(chē)削系統(tǒng)可以減少甚至省去磨削以及與之相關(guān)的高昂的刀具成本和較長(zhǎng)的加工時(shí)間。采用合理的硬車(chē)削工藝可獲得0.0028μm的表面光潔度运诺、0.0002μm的圓度和±0.005μm的直徑公差做法。要想這樣的精度在對(duì)淬硬前工件進(jìn)行“軟車(chē)削”的相同機(jī)床上達(dá)到這樣的精車(chē),從而最大限度地提高設(shè)備利用率不是不可以實(shí)現(xiàn)的幢垮。但由于某些工廠(chǎng)錯(cuò)誤地選用了刀片(確切地說(shuō)是選用了廉價(jià)刀片)反饲,或不清楚所用機(jī)床是否具有足夠的剛性以承受二倍于普通車(chē)削的壓力,從而使得硬車(chē)削工藝沒(méi)有充分地邓刻、完全地發(fā)揮出其高率堵闪。因此,硬車(chē)削時(shí)須注重以下8個(gè)方面:
1锦是、工件和刀具
盡管45HRC硬度是硬車(chē)削的起始點(diǎn)涤玷,但硬車(chē)削經(jīng)常在硬度高于60HRC以上硬度的工件上進(jìn)行。硬車(chē)削材料通常包括工具鋼漓琢、軸承鋼称几、滲碳鋼以及鉻鎳鐵合金、耐蝕耐熱鎳基合金稿施、鎢鉻鈷合金等特殊材料疫稿。根據(jù)冶金學(xué),在切深范圍內(nèi)硬度偏差小(小于2個(gè)HRC)的材料可顯示出最好的過(guò)程可預(yù)測(cè)性鹃两。最適合于硬車(chē)削的零件具有較小的長(zhǎng)徑比(L/D)遗座,一般來(lái)說(shuō),無(wú)支撐工件的L/D之比不大于4:1,有支撐工件的L/D之比不大于8:1途蒋。盡管細(xì)長(zhǎng)零件有尾架支撐腾降,但是由于切削壓力過(guò)大仍有可能引起刀振。
在傳統(tǒng)刀具制造中碎绎,刀柄材料通常是45鋼調(diào)質(zhì)到HB210-240螃壤,而在硬車(chē)削工藝中采用的刀柄硬度應(yīng)提高1.5倍。為了最大限度地增加硬車(chē)削的系統(tǒng)剛性筋帖,刀具伸出長(zhǎng)度不得大于刀桿高度的1.5倍奸晴,工件在裝夾時(shí)也應(yīng)盡量減小懸伸長(zhǎng)度。
2日麸、機(jī)床和工藝系統(tǒng)
除選擇合理的刀具外寄啼,機(jī)床剛度決定了硬車(chē)削的加工精度。近15~20年內(nèi)制造的機(jī)床幾乎都有很好的剛性代箭,足以承受硬車(chē)削诬簇。若車(chē)床或車(chē)削中心剛度足夠,且加工軟的工件時(shí)能得到所要求的精度和表面粗糙度人薯,即可用于淬硬鋼的加工芜既,精心維護(hù)的普通車(chē)床都可以用于硬車(chē)削。為了保證車(chē)削操作的平穩(wěn)和連續(xù)吸辑,常用的方法是采用剛性?shī)A緊裝置和中等前角刀具庵锰。并保證工件在切削力作用下其定位、支承和旋轉(zhuǎn)可以保持相當(dāng)平穩(wěn)串飘。系統(tǒng)剛性最大化意味著盡量減少懸空陪孩、刀具延伸和零件伸出,并取消調(diào)隙片和墊圈钳砰,其目標(biāo)是保持所有零部件盡可能地接近轉(zhuǎn)塔刀架盅妹。
3、刀片
盡管立方氮化硼(CBN)刀片的價(jià)格昂貴许话,但CBN刀片最適合于硬車(chē)削羔俭。CBN刀片能夠在斷續(xù)切削過(guò)程中保持定位不變,在連續(xù)切削過(guò)程中提供安全的刀具磨損率延都。當(dāng)采用合理的硬車(chē)削工藝時(shí)雷猪,CBN刀片除了在控制直徑公差方面比不上磨削以外,其它性能都是首屈一指的晰房。
陶瓷不如CBN耐磨求摇,因此一般不用于公差要求小于±0.025mm的加工。陶瓷不適合于斷續(xù)切削殊者,而且不能加冷卻液与境,因?yàn)槔錈釠_擊可能造成刀片破裂验夯。刀片的鈍緣幾何形狀是陶瓷材料的固有特點(diǎn),這一特點(diǎn)使切削力增大而工件表面光潔度下降摔刁。另外挥转,陶瓷刀片刃口斷裂可能是災(zāi)難性的,它可能導(dǎo)致所有切削刃均不能使用共屈。
金屬陶瓷(立方碳化鈦)對(duì)連續(xù)切削滲碳硬化材料很有效绑谣,盡管它不具備CBN那樣的耐磨性,但這類(lèi)刀片在大多數(shù)情況下會(huì)成比例地磨損而不斷裂拗引。正前角刀片由于其切削力較小借宵,通常用在剛性不高的機(jī)床上進(jìn)行硬車(chē)削。關(guān)于刀片的最合理應(yīng)用椿烂,建議與刀具供應(yīng)商密切合作策谅,特別是在最初階段,以迅速達(dá)到最佳切削速度伍配。
4崔深、冷卻液
其最大問(wèn)題是用還是不用冷卻液。對(duì)于齒輪之類(lèi)的斷續(xù)切削零件來(lái)說(shuō)跨峡,最好采用“干車(chē)削”泳信,否則進(jìn)刀和退刀時(shí)的熱沖擊很可能引起刀片破裂。至于連續(xù)切削腔资,刀頭在干車(chē)削過(guò)程中產(chǎn)生的高溫足以韌化(軟化)預(yù)切削區(qū)域双漫,從而降低材料硬度使之易于剪切。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了干切削時(shí)增大速度是有益的淡厦。同時(shí),無(wú)冷卻液切削方式具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)巫庵。
在連續(xù)切削中旋乙,冷卻液可能有助于延長(zhǎng)刀具壽命和提高表面光潔度。問(wèn)題的關(guān)鍵是要使冷卻液能夠到達(dá)刀頭右冻,高壓噴吸冷卻法是解決這個(gè)問(wèn)題的最好辦法装蓬,因?yàn)樗蝗菀自诟邷叵抡舭l(fā)。此外纱扭,高壓可以減少切屑堆積牍帚,從而減少因?yàn)榍行甲枞麑?duì)冷卻液流至刀頭的影響。另一個(gè)辦法是將冷卻液同時(shí)噴壓到刀片的頂部和底部乳蛾,以確保冷卻液連續(xù)到達(dá)刀頭暗赶。
如果使用冷卻液,其成份必須是水基的肃叶。在完全匹配的硬車(chē)削過(guò)程中形成的切屑可以帶走80%~90%的熱量(切削區(qū)域最高溫度可達(dá)1700°F)蹂随。如此熾熱的切屑一旦接觸低燃點(diǎn)冷卻油,整個(gè)工序?qū)⒂锌赡茉獾綇氐灼茐摹H绻诔ㄩ_(kāi)式機(jī)床上進(jìn)行硬車(chē)削岳锁,必須增加適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)裝置绩衷,避免操作人員被切屑燙傷。
5激率、加工工藝
因?yàn)橛曹?chē)削產(chǎn)生的熱量大部分由切屑帶走咳燕,加工前后對(duì)切屑進(jìn)行檢查可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程是否協(xié)調(diào)。連續(xù)切削時(shí)鉴吞,切屑應(yīng)該呈熾燃的橙黃色征拆,并象一根緞帶似地飄逸而出。如果切屑冷卻后用手一壓基本斷裂舀蚕,表明切屑帶走的熱量是正常的执鲜。
6、白化層
令人討厭的“白化層(熱影響區(qū))”可能出現(xiàn)在硬車(chē)削和磨削操作中厢申,即在材料表面形成一層肉眼看不見(jiàn)的非常薄(通常1μm)的硬殼鲜伶。在硬車(chē)削過(guò)程中形成白化層,一般是因?yàn)榈镀g化導(dǎo)致過(guò)多的熱量傳遞到零件內(nèi)部钧饥。白化層經(jīng)常在軸承鋼上形成惨侍,而且對(duì)于軸承圈之類(lèi)需要承受高接觸壓力的零件是非常有害的,隨著時(shí)間的推移嫩誉,白化層可能剝離并導(dǎo)致軸承失效箱充。
對(duì)于剛開(kāi)始從事硬車(chē)削的工廠(chǎng),建議在生產(chǎn)的頭幾周內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)抽查尚憔,以確定每個(gè)刀片能夠車(chē)削多少零件而不形成白化層镰吆。另外,一個(gè)刀片即使可加工400個(gè)零件跑慕,也有可能在加工300件后就變鈍并且開(kāi)始使零件表面產(chǎn)生白化層万皿。
7、鏜孔
鏜削淬硬材料需要很大的切削壓力核行,因此往往需成倍增加鏜桿承受的扭力和切向力牢硅。采用正前角(35°或55°)、小刀尖半徑刀片可以減小切削壓力芝雪。在增加切削速度的同時(shí)減小切深和進(jìn)刀速度减余,也是減小切削壓力的辦法。
鏜孔時(shí)惩系,刀具必須與零件同心或略高于零件中心位岔,因?yàn)榍邢饕鸬膿锨冃螘?huì)降低實(shí)際中心線(xiàn)的位置降低了。最好的夾緊形式是全長(zhǎng)度對(duì)開(kāi)套筒蛆挫。在鏜削淬硬材料時(shí)赃承,全長(zhǎng)度對(duì)開(kāi)套筒夾頭可提供最高的刀夾剛度妙黍。其次是彈簧夾頭和單點(diǎn)螺絲夾頭。
8瞧剖、車(chē)螺紋
采用合適的刀片幾何形狀是在淬硬材料上車(chē)螺紋的關(guān)鍵酷雌,最好的螺紋刀片是類(lèi)似于鏜桿上安裝的三角形刀片。在淬硬材料上車(chē)螺紋時(shí)名娶,為了控制切削壓力和延長(zhǎng)刀片壽命游禽,有必要增加走刀次數(shù)并減小切深。另一種選擇是采用交替式側(cè)面切入方式健娄,可改變切削力承受位置并延長(zhǎng)刀具壽命植坝。
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