车床刀具设计2组.ppt

车床刀具设计 12CrNi4A工件材料 第二组 目录 工件材料的性能分析 1 切削液的选取 5 刀具参数选择 3 刀材的选取 2 切削用量的选择 4 参与人员 6 工件材料的性能分析 12CrNi4A的组成分析该材料为高合金渗碳刚1 化学成分 12CrNi4A钢是传统的中淬透性合金渗碳钢 该钢含碳量较低 加入镍 铬合金元素 以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性 尤其是镍 在产生固溶强化的同时 明显增加钢的塑韧性 与其它冷成形塑料模具钢相比 该钢的冷成形性属于中等 12CrNi4A钢的化学成分 质量分数 C 0 09 0 16Si CSiMnCrNiP S0 09 0 160 17 0 370 30 0 600 60 0 902 75 3 25 0 0252 工艺性能 BS 适于冷挤压成形 正火工艺 870 900 加热并保温3 4 后空冷 正火后硬度 229HBS 切削加工性良好 12CrNi3A钢采用气体渗碳工艺时 加热温度为900 920 保温6 7 可获得0 9 1 0 的渗碳层 渗碳后预冷至800 850 直接油淬或空冷 淬火后表层硬度可达56 62HRC 心部硬度为250 380HBS 变形微小 3 实际应用 12CrNi3A钢主要用于冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具 也可用来制造大 中型切削加工成形的塑料模具 为了改善切削加工性 模坯须经正火处 12CrNi4A材料的加工性能 12CrNi4A的用途12CrNi4A主要是制作具有高硬度 高耐磨性和高韧性要求的塑料模具 其最终热处理一般是渗碳 淬火和低温回火 其工艺路线为 下料 锻造模坯 正火并高温回火 机械粗加工 高温回火 精加工 渗碳 淬火 回火 研磨抛光 装配 对渗碳层的要求 一般渗碳层的厚度为0 8 1 5mm 当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1 3 1 5mm 压制软性塑料时渗碳层厚度为0 8 1 2mm 渗碳层的含碳量为0 7 1 0 为佳 若采用碳 氮共渗 则耐磨性 耐腐蚀性 抗氧化 防粘性就更好 渗碳温度一般在900 920 复杂型腔的小型模具可取840 860 中温碳氮共渗 渗碳保温时间为5 10h 具体应根据对渗层厚度的要求来选择 渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜 即高温阶段 900 920 以快速将碳渗入零件表层为主 中温阶段 820 840 以增加渗碳层厚度为主 这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布 便于直接淬火 渗碳后的淬火工艺按钢种不同 渗碳后可分别采用 重新加热淬火 分级渗碳后直接淬火 如合金渗碳钢 中温碳氮共渗后直接淬火 如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具 渗碳后空冷淬火 如高合金渗碳钢制造的大 中型模具 刀材的选取 刀材 粗加工 YT5精加工 YT15因为工件属于高强度钢 强度 硬度都很高 同时又具有很好的韧性和塑性 低合金和中合金高强度钢的半精加工 精加工和部分粗加工大都是在调质处理获得所须高强度和硬度后进行的 调质后 硬度可达40 58HRC 抗拉强度可达1 2Gpa以上 因此 高强度的特点是强度 硬度高 切削力大 切削温度高 刀具磨损快 鉴于冲击韧性和加工成本 故选用高速钢做刀材 刀具参数的选取 分析 由于工件属于高强度钢 所以车削所选用的刀具前角应该在0 10 之间 前角增大有利于提高工件表面质量 但是 前角增大过大容易磨损刀具 后角增大可以使切削刃钝圆半径减小 提高刃口锋利程度 减小刃前被切削金属变形 但是 后角过大 会降低切削刃的强度和散热能力 因为工件强度硬度高 为保证强度 应该选择较小的后角 因为要车台阶 所以 主偏角为90 副偏角主要按工件表面粗糙度和刀具耐用度进行选择 一般情况下 副后角选择5 10 刃倾角的作用在于 改善切削变形 还能影响实际切削前角和刃口的锋利程度 因此 在车削淬硬钢是为保护刀尖 刃倾角一般在2 4 之间 粗加工 前角 15 后角 5 副后角5 主偏角 90 副偏角 15 刃倾角 5 刀具尺寸 长 15cm宽 2 5cm厚 1 5cm 半精加工 前角 20 后角 7 副后角7 主偏角 90 副偏角 15 刃倾角 5 刀具尺寸 长 25cm宽 1 6cm厚 1 5cm 切削用量和切削液 切削用量 切削液 切削用量的选择 切削用量 粗车 V80m minf0 8mm ra4mm半精车 V100m minf0 3mm ra1mm由于所设计的刀具材料高硬度 耐磨 因此 在选择切削用量时应首先考虑刀具耐用度所以应选择大的ap 通过查表可知 与刀具对应的粗车范围在4 20mm 半精车在0 5 4mm 此时再考虑进给量和切削速度V 如果粗加工 增大进给量 可提高生产率 但是也会考虑到大的进给量会影响机床给系统 会加大工件的表面粗糙度 如果是精加工 进给量主要根据工件表面粗糙度而定 根据加工工件时单独考虑 查表可得V的粗车范围在10至90m min 半精车的范围在30到140m min之间 切削液的选取 合理选取切削液 切削液能有效地减小切削力 降低切削速度 减小加工系统热变形 延长刀具寿命和改善以加工表面质量 由于工件材料属于高强度合金钢 在切削是会产生高温 高压 所以选用挤压切削油中的氯化石蜡 氯化脂肪酸等 由于它们形成的化合物如氯化铁 其熔点为600C 且摩擦系数小 润滑性能好 适用于切削合金钢 高锰钢 不锈刚和高