1.引言
重型機(jī)械加工行業(yè)的特點(diǎn)是被加工件的尺寸很大福澡，重量很重(有的可達(dá)上百?lài)?茫步，因此重型加工用臥式車(chē)床的回轉(zhuǎn)直徑可達(dá)到6米男赴，立式車(chē)床更可達(dá)到10余米。與普通切削加工相比孟盅，由于重型切削加工具有切削深度大圈机、切削速度低、進(jìn)給速度慢等特點(diǎn)悠怕，因此其加工工藝與普通的機(jī)械切削加工工藝有很大不同偏戳，這些工藝問(wèn)題包括刀具的選擇、刀具的安裝隶谒、切削用量的選擇以及工件的裝夾等各個(gè)方面攻泼。本文對(duì)重型車(chē)床切削加工不同加工階段的特點(diǎn)分別作如下論述。
2.刀具的選擇
機(jī)械加工中常用的刀具材料主要有高速鋼鉴象、硬質(zhì)合金忙菠、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等纺弊。由于重型切削的特點(diǎn)(切削深度大牛欢，余量不均，表面有硬化層)俭尖，刀具在粗加工階段的磨損形式主要是磨粒磨損氢惋。由于切削溫度高洞翩，盡管切削速度處于積屑瘤發(fā)生區(qū)稽犁，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態(tài)，減小了摩擦力骚亿，抑制了積屑瘤的生成已亥，所以刀具材料的選擇應(yīng)要求耐磨損、抗沖擊来屠，刀具涂層后硬度可達(dá)80HRC虑椎，具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力囚请。硬質(zhì)合金涂層具有較低的摩擦系數(shù)疚傲，可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度，可以大大提高刀具耐用度(涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高1倍)等優(yōu)點(diǎn)缚扩，但由于涂層刀片的鋒利性痕豺、韌性、抗剝落和抗崩刃性能均不及未涂層刀片闪妓，故不適用高硬度材料和重載切削的粗加工努辛。陶瓷類(lèi)刀具硬度高，但抗彎強(qiáng)度低甚庇，沖擊韌性差腿扑，不適用于余量不均的重型切削没赔，CBN刀具同樣也存在這個(gè)問(wèn)題。綜合以上分析陆拐，只有硬質(zhì)合金刀具適合于重型切削的粗加工取铃。硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(lèi)(YG)、鎢鈷鈦類(lèi)(YT)和碳化鎢類(lèi)(YW)丛楚。加工鋼料時(shí)吃溅，由于金屬塑性變形大，摩擦劇烈鸯檬，切削溫度高决侈，YG類(lèi)硬質(zhì)合金雖然強(qiáng)度和韌性較好，但高溫硬度和高溫韌性較差喧务，因此在重型切削中很少應(yīng)用赖歌。與之相比，YT類(lèi)硬質(zhì)合金刀具適于加工鋼料功茴，由于YT類(lèi)合金具有較高的硬度和耐磨性庐冯，尤其是具有高的耐熱性，抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力也很好坎穿，在加工鋼料時(shí)刀具磨損較小展父，刀具耐用度較高，因此YT類(lèi)硬質(zhì)合金是重型加工時(shí)較常用的刀具材料玲昧。然而在低速切削鋼料時(shí)栖茉，由于切削過(guò)程不太平穩(wěn)，YT類(lèi)合金的韌性較差孵延，容易產(chǎn)生崩刃狭缰，而且在加工一些高強(qiáng)度合金材料時(shí)，它的耐用度下降很快茸例，無(wú)法滿(mǎn)足使用要求罪靠。如電站用機(jī)械產(chǎn)品工作于高溫、高壓偷逆、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境中季糜，對(duì)材料(如26Cr2Ni4MoV、Mn18Cr18)機(jī)械性能的要求非常高卤索；而一些高硬度軋輥恰除，表面硬度在淬火后可達(dá)Hs90，YT類(lèi)刀具在加工此類(lèi)產(chǎn)品時(shí)就無(wú)法勝任歼虽，在這種情況下應(yīng)選用YW類(lèi)刀具或細(xì)晶粒景妻、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)。細(xì)晶粒合金的耐磨性好，更適用于加工冷硬鑄鐵類(lèi)產(chǎn)品拐尚，效率較YW類(lèi)刀具可提高一倍以上惩赊。
精加工階段同樣要求刀具耐磨損，但是精加工階段的磨損形式是以粘蝕磨損為主隔节，這時(shí)的切削速度雖然有了很大提高(可達(dá)到40m/r)鹅经，但由于工件材質(zhì)等原因，仍然會(huì)產(chǎn)生積屑瘤怎诫，當(dāng)積屑瘤增長(zhǎng)到一定高度時(shí)會(huì)從刀具上剝離瘾晃，將接觸部位的刀具材料帶走一部分，形成刀具的磨損幻妓。同時(shí)蹦误，剝離的積屑瘤會(huì)扎進(jìn)工件表面，形成硬點(diǎn)肉津，降低加工表面質(zhì)量强胰。因此，如果精加工時(shí)仍然采用普通硬質(zhì)合金刀具妹沙，則刀具磨損非撑佳螅快，換刀次數(shù)增多距糖，不僅影響加工效率玄窝，也易在工件表面形成接刀痕跡，影響外觀(guān)質(zhì)量慢杜。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是改變刀具材料讼崔。在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)涂層刀具比較適合重型切削的精加工，刀具的涂層減小了切屑與刀面間的摩擦势嫁，減少了積屑瘤的發(fā)生产歧，降低了刀具的磨損甥轿，延長(zhǎng)了刀具的壽命水芍。實(shí)際加工中，我們采用瓦爾特公司的涂層硬質(zhì)合金刀片绿相，在加工45Cr4NiMoV支撐輥時(shí)存裁，刀具耐用度提高了一倍；但使用陶瓷刀具未達(dá)到預(yù)期效果篷低，當(dāng)切削速度達(dá)到100m/min時(shí)郊纱，刀片的磨損顯著加快，這是因?yàn)樘沾傻毒吲c金屬材料之間由于親和作用加劇了刀具的磨損其种。高速鋼刀具在精加工階段得到了廣泛的應(yīng)用臼蔼，由于高速鋼刀具的鋒銳性較好，經(jīng)常用于精加工階段的光整工序以去除微小余量藤树，目前來(lái)看浴滴，其它刀具還無(wú)法完全取代高速鋼刀具的作用拓萌。
3.刀具角度的選擇
由于在重型機(jī)械粗加工階段刀具的工作環(huán)境比較惡劣，比如材料鍛造后的氧化皮升略、裂紋微王、鏟坑、鑄造后的夾雜品嚣、氣孔等缺陷炕倘，都易導(dǎo)致刀具的損壞，因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牡毒呓嵌群渤拧Ｓ糜谥匦颓邢鞯牡毒咭话悴捎?°～－5°前角罩旋，10°～15°后角，采用負(fù)的刃傾角眶诈，以增大工作前角和楔角瘸恼，提高刀刃的鋒利性和刀尖的強(qiáng)度。同時(shí)册养，在主切削刃上開(kāi)有1mm左右寬的負(fù)倒棱东帅、R2mm左右的刀尖圓角以提高刀刃的抗沖擊性能。當(dāng)然修梭，這些角度還要根據(jù)實(shí)際加工情況進(jìn)行調(diào)整茴茁。
精加工階段以保證產(chǎn)品精度為主要目標(biāo)。刀具的鋒利對(duì)切除微小的余量極為重要纸级。這時(shí)選用的刀具角度一般為：前角10°泣奏，后角15°，刃傾角10°描刹；當(dāng)用平刃刀片精光時(shí)县堰，前角達(dá)25°～30°，后角15°婆崔，刃傾角20°茴支，屬斜角切削。刀刃在刃磨后十卖，應(yīng)該用金剛石砂條或細(xì)目油石條進(jìn)行研磨卓您，去除微小毛刺及微裂，增強(qiáng)刀刃的鋒銳性和強(qiáng)度俘伤，并用刀尺進(jìn)行透光檢查浙炼，保證刀刃的平直度。
4.刀具結(jié)構(gòu)的選擇
根據(jù)粗加工加工余量大唯袄、切削余量大的特點(diǎn)弯屈，用于粗加工的刀具應(yīng)該具有很好的剛性。一般來(lái)講，整體刀具的剛性較好资厉，但重型刀具的結(jié)構(gòu)笨重钮糖，裝卸比較困難，所以發(fā)展方向應(yīng)該是機(jī)夾刀具酌住。機(jī)夾刀具的刀片夾持結(jié)構(gòu)及加工精度對(duì)于刀具的選擇很重要店归，實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)，偏心銷(xiāo)夾緊和勾頭壓緊式不適合重型粗加工酪我，這是因?yàn)榇旨庸r(shí)的系統(tǒng)振動(dòng)較大消痛，常使壓緊機(jī)構(gòu)松動(dòng)，導(dǎo)致刀片損壞都哭。而上壓式結(jié)構(gòu)常因阻礙了切屑的流出造成壓塊的損壞秩伞。對(duì)機(jī)夾刀具的制造精度要求也很高，因?yàn)榧词刮⑿〉恼`差欺矫，也會(huì)使定位機(jī)構(gòu)變成承力機(jī)構(gòu)烟渴，由于重型切削的加工過(guò)程中切削力巨大，就會(huì)造成刀具的損壞姥憋。經(jīng)實(shí)際加工驗(yàn)證差按，圖1所示結(jié)構(gòu)的刀具比較適于重型機(jī)械加工的粗加工，其優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)?shù)秹K與刀體間有誤差時(shí)拼肥，可以進(jìn)行修磨聋账，從而保證裝配精度；壓緊螺栓位于后刀面上境仁，不容易被切屑損壞毕察。板式刀架比較適合重型切削，因?yàn)樗鼧O大地增加了刀片受力方向的剛度阿切，可以使得在增加切削用量后库绩，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，有利于生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的提高擦蚣。
5.刀具的安裝
機(jī)械加工中刀具的安裝方式對(duì)于加工很重要峡蓖。通常以正夾為主，但計(jì)算結(jié)果表明盟步，反夾的剛度更好藏斩，如圖2 所示，根據(jù)刀具反安裝時(shí)的計(jì)算式
將式(1)積分后却盘，代入固定端點(diǎn)的轉(zhuǎn)角、撓度均為零的邊界條件媳拴，將刀尖x=a代入式(1)得撓度方程為
同理黄橘，在刀具正安裝時(shí)，由于走刀抗力影響較小，故計(jì)算變形時(shí)只考慮主切削力塞关，則有刀尖C點(diǎn)
撓度為
由式(2)和式(3)得到刀具反安裝和刀具正安裝
時(shí)的刀尖撓度值之差：
顯然yc正的絕對(duì)值>yc反的絕對(duì)值) 抬探，即反安裝車(chē)刀的剛度優(yōu)于正安裝車(chē)刀的剛度。此外帆赢，反向加工時(shí)小压，機(jī)床受力方向是剛度最大的方向，而刀具受力方向是剛度較小的方向椰于，因此可以減小加工中的振動(dòng)怠益。另一方面，由于實(shí)際加工中機(jī)床都是按正夾設(shè)計(jì)的刀臺(tái)姻眼，所以除非采用特殊設(shè)計(jì)的刀體团春，否則刀具安裝后將高于中心，造成刀具的工作后角減小娄缴，加據(jù)后刀面磨損兔卤。圖
3所示為一種反向裝夾切斷刀。
6.切削用量的選擇
重型切削粗加工階段的切削深度可以達(dá)到單邊50mm摊梯，相應(yīng)的切削速度為10m/min左右云盲，進(jìn)給量1.5mm/r。因?yàn)榇旨庸るA段以去除余量為主要加工目的杀乃，因此按照機(jī)械加工中切削余量的確定原則行贤，為提高切削效率，應(yīng)加大切削深度瞎弥。
重型切削時(shí)由于切削深度大播瓦，所以切削力大，相應(yīng)的選擇較低的切削速度祝鞍，一般為10～15m/min众琼，進(jìn)給量為1～2mm/r。采用這樣的切削用量椰弊，工件的表面粗糙度比較差许溅，只能達(dá)到Ra12.5～Ra6.3，可以通過(guò)滾壓的方法提高粗糙度值秉版，以滿(mǎn)足后序加工的要求贤重。
重型機(jī)械加工的產(chǎn)品尺寸較大，所以很多產(chǎn)品的精加工只能在重型車(chē)床上進(jìn)行清焕。精加工時(shí)切削速度較高并蝗，一般可達(dá)40～50m/min。如果機(jī)床及刀具性能允許秸妥，應(yīng)盡可能提高切削速度滚停，相應(yīng)的可以采用較小的進(jìn)給量沃粗，以利于表面質(zhì)量的提高(一般可取0.1～0.2mm/r)。如果刀片有修光刃键畴，則可根據(jù)修光刃的寬度最盅，適當(dāng)加大進(jìn)給量。當(dāng)采用光刀精光外圓表面時(shí)起惕，進(jìn)給量可以達(dá)到每轉(zhuǎn)幾十毫米涡贱，這時(shí)切削速度降為3m/min左右，并采用煤油進(jìn)行潤(rùn)滑牌骚。精加工時(shí)翎女，加工余量較小，從而切削深度也較小职菜，對(duì)于形狀精度較高的表面誉梳，應(yīng)分多次去除余量，這樣可以有效消除殘留的形狀誤差兰险，這一點(diǎn)對(duì)于易變形的工件尤其重要骇俏。
7.結(jié)語(yǔ)
重型切削同普通切削相比，其實(shí)際加工同理論計(jì)算均有很大的區(qū)別脚培。目前北郁，重型切削的很多工藝及刀具資料都是以普通機(jī)械加工為依據(jù)，并不完全適用于重型機(jī)械加工纺围，因此需要進(jìn)一步專(zhuān)門(mén)深入研究用劲。
聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享僧旬，并不代表本站贊同其觀(guān)點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)炉奴，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布蛇更、編輯整理上傳瞻赶，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)派任。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻砸逊、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題掌逛，請(qǐng)第一時(shí)間告知师逸，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益豆混！聯(lián)系電話(huà)：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn篓像。
