東莞神兵精密工具有限公司
專注醫(yī)療刀具、工業(yè)數(shù)控刀具的研發(fā)與生產(chǎn)
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專注醫(yī)療刀具、工業(yè)數(shù)控刀具的研發(fā)與生產(chǎn)金剛石刀片的形狀多種多樣，不同類型不同結(jié)構(gòu)以及幾何參數(shù)所使用加工場景和工藝也不相同。同樣形狀不同圓弧半徑刀尖加工效果也是有差別，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。按刀具強(qiáng)度來說，各種刀片形狀的刀尖強(qiáng)度從高往低依次為：圓形100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、35°菱形。
刀片材料選定后，應(yīng)盡可能選用強(qiáng)度高的刀片形狀。硬車削刀片也應(yīng)選擇盡可能大的刀尖圓弧半徑，用圓形及大半徑刀片粗加工。精加工時(shí)的刀尖半徑約為0.8~1.2μm淬硬鋼切屑為紅而酥軟的鍛帶狀，脆性大，易折斷，不粘結(jié)，一般在切削表面不產(chǎn)生積屑瘤，加工的表面質(zhì)量高。但淬硬鋼切削力比較大，特別是徑向切削力比主切削力還要大，所以刀具宜采用負(fù)前角(go≥-5°)和較大的后角(a0=10°~15°)，主偏角取決于機(jī)床剛性，一般取45°~60°，以減少工件和刀具顛振。
切削參數(shù)的選擇
工件材料硬度越高其切削速度應(yīng)越小，硬車削精加工的適宜切削速度為80~200m/min，常用范圍為10~150m/min，采用大切深或強(qiáng)烈斷續(xù)切削高硬度材料，切速應(yīng)保持在80～100m/min，一般情況下，切深為0.1~0.3mm。加工表面粗糙度要求高時(shí)可選小的切削深度，但不能太小，要適宜。進(jìn)給量通常可以選擇0.05～0.25mm/r，具休數(shù)值視表面粗糙度數(shù)值和生產(chǎn)率要求而定。當(dāng)表面粗糙度為Ra0.3~0.6μm時(shí)，金剛石刀片硬車削比磨削經(jīng)濟(jì)的多。
對工藝系統(tǒng)的要求
除選擇合理的刀具外，硬車削對車床或車削中心并無特殊要求，若車床或車削中心剛度足夠，且加工軟的工件時(shí)能得到所要求的精度和表面粗糙度，即可用于淬硬鋼的加工。為了保證車削操作的平穩(wěn)和連續(xù)，常用的方法是采用剛性夾緊裝置和中等前角刀具。不過人們普遍認(rèn)為，硬車削需要高剛性的車床，即硬車削的關(guān)鍵是機(jī)床具有足夠的剛性，同時(shí)刀具、工件、夾緊裝置結(jié)構(gòu)緊湊且具有同等的剛性。若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)，現(xiàn)有的設(shè)備就可以用于硬車削。
硬車削的應(yīng)用
金剛石刀片在硬車削技術(shù)經(jīng)過十年的發(fā)展及推廣應(yīng)用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。硬切削比磨削工藝能降低成本大約40%~60%，下面舉例說明硬車削技術(shù)在軋輥加工、泵加工以及汽車加工等行業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用情況。
軋棍加工行業(yè)
國內(nèi)十多家大型軋輥企業(yè)已使用金剛石刀片在硬車削技術(shù)對冷硬鑄鐵、淬硬鋼等各類軋輥進(jìn)行荒車、粗車和精車等切削加工，均取得了良好的效益。平均提高加工效率2~6倍，節(jié)約加工工時(shí)和電力50%~80%。如在武漢鋼鐵公司軋輥廠，對硬度為60~80HS的冷硬鑄鐵軋輥粗車、半精車時(shí)，切削速度提高了3倍，每車一根軋輥，節(jié)約電力、工時(shí)費(fèi)400多元，節(jié)約刀具費(fèi)近100元，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如我校機(jī)電實(shí)驗(yàn)中心.用FD22金屬陶瓷刀具車削HRC58~63的86CrMoV7淬硬鋼軋輥時(shí)(v=60m/min,f=0.2mm/r,ap=0.8mm)單刃連續(xù)切削軋輥路徑達(dá)15000m(VCmax=0.2mm),滿足了以精車代磨削的要求。
工業(yè)泵加工行業(yè)
目前國內(nèi)碴漿泵生產(chǎn)廠的70%~80%已采用硬車削技術(shù)，碴漿泵廣泛應(yīng)用于礦山、電力等行業(yè)，是國內(nèi)外急需的產(chǎn)品，其護(hù)套、護(hù)板是63~67HRC的Cr15Mo3高硬鑄鐵件。過去由于各種刀具難以車削它所以只得采用退火軟化后粗加工，然后再悴火加工的工藝。采用金剛石刀片硬車削技術(shù)以后，順利解決了一次硬化加工問題，免除了退火再淬火兩道工序，節(jié)約了大量工時(shí)和電力。
汽車加工行業(yè)
在汽車、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械等大批量生產(chǎn)行業(yè)中的曲軸、凸輪軸及傳動軸、刀量具行業(yè)及設(shè)備維修中經(jīng)常會碰到淬硬件的加工難題。如我國某機(jī)車輛廠,在設(shè)備維修中需要對軸承內(nèi)圈進(jìn)行加工，軸承內(nèi)圈材料Gar15的硬度為60HRC，內(nèi)圈直徑為2m，采用磨削工藝，磨削余量不均勻，需2h才能磨好，而采用金剛石刀片硬車削加工，僅用45min就加工好一個(gè)內(nèi)圈。
結(jié)語
經(jīng)過多年的研究和探索，我國硬車削技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，但是，硬車削技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用還不廣泛。原因主要有以下幾個(gè)方面：
(1)生產(chǎn)企業(yè)、操作者對硬車削的效果了解不夠，普遍認(rèn)為硬材料只能磨削；
(2)認(rèn)為刀具成本太高，硬車削最初的刀具成本是比普通硬質(zhì)合金昂貴如CBN或PCD聚晶金剛石刀片比普通硬質(zhì)合金貴10多倍，但其分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的成本比磨削低，帶來的效果比普通硬質(zhì)合金要好得多；
(3)對硬車削加工機(jī)理研究不夠；
(4)硬車削加工的規(guī)范不足以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，因此，除了對硬車削機(jī)理進(jìn)行深入研究外，必須加強(qiáng)硬車削加工知識的培訓(xùn)成功經(jīng)驗(yàn)演示及嚴(yán)格操作規(guī)范，使這種高效、潔凈的加工方法更多地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。在目前，如果將硬車削與精磨進(jìn)行對比，加工一個(gè)一般零件所花的成本將比磨床上完成粗加工和精加工所花成本降低40%~60%。
將來精密數(shù)控機(jī)床的普及如走芯機(jī)大范圍的應(yīng)用，數(shù)控刀具性能的提升，精密零件要求的提高，硬切削市場需求量會增大。也會有更多的工作人員從事機(jī)加工行業(yè)，積累豐富經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的繁榮與發(fā)展，從機(jī)床設(shè)備、數(shù)控刀具廠家、金屬材料以及相關(guān)行業(yè)技術(shù)人才都得到相應(yīng)的提高與發(fā)展。
