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硬车的关键技术

发布时间:2017-02-10 10:13:00 阅读次数:

  硬车加工时,由于材料硬度大,切削力和切削温度高,影响刀具使用寿命。这就要求作为硬车削的刀具耐热性和耐磨性要好;同时机床系统必须有足够的系统刚性和精度。

  1. 刀具材料

  涂层硬质合金刀具是在硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等,涂层的厚度为2~18mm。涂层的作用能够降低摩擦,减少切削热的天生;热传导系数低,能减弱对刀具的热作用。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比,无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的进步,例如:加工硬度在HRC45~55的工件时,涂层硬质合金刀具可高速车削。

  陶瓷刀具具有高硬度、高强度、耐磨性好、化学稳定性好、摩擦系数低且价格低廉等特点,切削速度可比硬质合金进步2~5倍,特别适合高硬度材料的加工、精加工以及高速加工,可加工硬度HRC60以下的各类淬硬钢和硬化铸铁。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷等。

  立方氮化硼(CBN)的硬度和耐磨性仅次于金刚石,具有极好的高温硬度。与陶瓷刀具相比,其耐热性和化学稳定性稍差,但冲击强度和抗破碎性能较好,现普遍用于淬硬钢(HRC50以上)、珠光体灰铸铁及冷硬铸铁等的加工中。与硬质合金刀具相比,其切削速度可进步一个数目级。聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉与少量粘结相(Co、Ni或TiC、TiN、Al2O3)在高温高压下烧结而成,具有硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好,适用HRC60以上淬硬钢的切削加工和高精度的加工。

  通常,CBN适合加工硬度大于HRC55的淬硬钢工件,PCBN刀具适合工件硬度高于HRC60的加工,对于硬度小于HRC50的淬硬钢工件选用陶瓷刀具更为合适。陶瓷刀具材料的本钱低于CBN,我国陶瓷刀具技术已较完善,刀片性能也较可靠。新型硬质合金及涂层硬质合金刀具材料的抗弯强度和冲击韧性比CBN和陶瓷材料要高,价格又低,可用于加工硬度为HRC40~50的淬硬钢工件。

  2. 切削用量与切削条件

  切削用量选择是否公道,对硬车削影响很大,工件材料硬度越高,其切削速度应越小。硬车削精加工合适的切削速度为50~200m/min,常用范围为100~150m/min。当采用大切深或断续切削时,切速应保持在50~100m/min,通常切深为0.1~0.3mm;当加工表面粗糙度要求高时,可选小的切削深度,进给量通常选择0.025~0.25mm/r,具体根据表面粗糙度数值和生产率要求而定。由于PCBN和陶瓷刀具材料的耐热性和耐磨性好,可选用较高的切削速度和较大的切削深度以及较小的进给量。而切削用量对硬质合金刀具磨损的影响比PCBN刀具要大些,故用硬质合金刀具就不宜选用较高的切削速度和切削深度。

  3. 硬车削机床

  车削淬硬钢与车削非淬硬钢相比,切削力将增加50%以上,切削所需功率增加2倍左右,所以硬车削对机床提出了更高要求,如系统刚性、功率等。为了使表面质量与磨削的质量相媲美,主轴的径向和轴向振动必须保持在2mm以内,还应具备数字线性丈量系统和良好的温度补偿性能(m级补偿),必须避免爬行。机床本身的主轴系统除了要保证高强度以外,还应有高转速,充分发挥PCBN或陶瓷刀具的性能上风,这样才能保证连续生产的加工精度和高效率的要求。

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