淬火件的车削加工.docVIP

淬火件车削加工摘要：我们在实际生产中，经常遇到一些淬火后再加工的产品。如支撑作用的销轴，高速轴等产品，为避免淬火时发生变形，都是在淬火后加工，同时也能保证表面的硬度。一般淬火硬度在HRC4550的情况下半精车或直接车制加工完成的。因硬度高，车削抗力大，刀具损坏严重等，用通常的加工方法是较难完成的。经过反复试验，从淬火钢的加工特性入手，通过选用刀具材质，改进刀具几何参数、选择合理的切削用量等办法，最终摸索出车高硬度淬火钢的规律。解决了生产中的一系列加工难题。关键词 刀片材质、刀具参数、切削用量 一、引言我们公司经常加工一些淬火件，如大型液压支架上的各类销轴，硬度HRC4550，长度在500-600mm，直径130-150mm，以长销轴为例，这类销轴承重大，与顶梁一起运动，主要受来自顶梁的剪切力，材料主要是：38GrMnTiA，之所以要采用热处理后加工，主要是为了解决热处后的变形大问题，同时保证销轴的表面的硬度。车加工此类销轴，主要是热处理前余量，车加工的刀具和切削参数。余量的多少有利于保证此类销轴的硬度和提高精加工的效率，同时提高产品的合格率。下面我们讨论这两方面具体的问题。二、淬火件余量的选择因我公司主要车削一些淬火件，主要是用于大型液压支架上的各类销轴，长短不一，差距很大，品种很多，液压缸和轴，连接轴、支撑轴等。以长销轴为例，此类轴的长度在5000-9000mm，直径在130-150mm，这类销轴承重大，与顶梁一起运动，主要受来自顶梁的剪切力，材料主要是：38、GrMnTiA，30GrMnSiA，之所以要采用热处理后加工，主要是为了解决热处理后的变形大问题，同时保证销轴的表面质量和硬度。余量留少了，热处理后，零件变形后，无法完全车加工所有平面，造成零件报废。余量大，车加工时比较费时，效率低。经过实践，精车加工余量在2-2.5mm左右，这样既提高了零件的合格率，又节约了时间。三、淬火钢的加工性质分析。淬火件有很高的硬度，且要求较高的加工精度给切削加工造成很大困难，但长期加工实践认识到淬火钢在切削过程中主要有以下特征。1、切削抗力大，刀尖易崩刃。据有些资料介绍，当45#淬火硬度达到HRC44时，单位切削力达270公斤/平方毫米，比一般钢的单位切削力提高35%以上，淬火件在车加工时，切削力将明显提高。这是造成刀尖崩刃的主要原因。2 由于工件硬度高，切削抗力大，加之导热系数低，易产生很高的切削温度。这是造成刀具磨损快使用寿命低的重要原因。3、车淬火钢容易获得很高的表面加工质量。淬火钢在硬度、强度提高的同时，塑性则明显地下降。因而在切削过程中加工表面不易产生高出基准的毛刺，也不易产生低于基准平面的拉痕，也就是说不易产生高低不平度，因而其表面单位凸和凹的平方和的平方根降低了，可获得较高的表面质量。四、切削淬火钢应采取的主要措施。通过对淬火钢加工性能的了解，我们知道了由于淬火钢硬度高切削抗力大加工过程中刀易崩刃；由于淬火钢切削抗力大导热系数低，刀尖易磨损刀具耐用度低。这就要求刀具材料有很高的抗弯强度防止刀具崩刃，又要有很高的红硬性以减少刀具磨损。这对刀具材料来说二者是矛盾的。大家都知道，凡是抗弯强度高不易崩刃的刀具就不耐磨；凡是红硬性高耐磨的刀具材料，抗弯强度低就很易崩刃，也就是说单靠选刀具材料解决淬火钢的加工是很困难的。但我们从淬火钢的加工性能中了解到：当切削温度达到400以上时，淬火钢的硬度则迅速下降，加工性能将得到改善。从而提示我们，在选刀具材料的同时要和切削用量，刀具几何参数同时考虑，并使之相匹配，是解决高硬度淬火钢加工难题的重要途径。1、刀具材料的选择。从淬火钢的加工性能中了解到：适合加工淬火钢的刀具材料有硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼等，但任何一种材料都无法满足粗精加工的要求。只有采取粗精加工搭配使用方能满足刀具不崩刃和刀尖耐磨损的要求。因此通常是采用抗弯强度高不易崩刃的YT5、YW2、进行粗加工；用YA6、YG6x半精加工；用金属陶瓷、立方氮化硼精加工。但各种刀具材料又分很多型号，加之工件硬度、材质及形状的不同，选用上述刀具材料往往也很难把握。近几年来我们经对刀具材质、刀具几何参数和切削用量的反复试验研究，最终采用YT726硬质合金一种材质就可基本满足粗精加工的需要。2、刀具几何参数的选择多年实践证明，一把刀具好用与否，单靠选好的刀具材料是不够的，必须有相适应的刀具几何角度及合理的切削用量相匹配，才能充分发挥刀具材料的性能，实现正常加工的目的。比如说：刀具材质抗弯强度较低耐磨性尚好但崩刃严重，这时可以选用较小的后角及负前角，以加大楔角提高刀具的抗冲击性。如果加工表面质量不好，可以减小付偏角加大刀尖圆弧等等。因此刀具几何参数的选用至关重要。具体各角的选择原则如下： 1） 前角 ： 前角对刀具的切削过程影响较大，前角太大、太小都会使刀具使用寿命显著降低。对于不同的刀具材料，各有其对应的刀具最大使用寿命前角，称为合理前角,加工淬火钢时为确保刀尖的抗冲击性能减少打刀，提高刀具耐用度、前角要小。但如果前角过小切削抗力加大、切削径向力将会加大，易 引起工艺系统的振动，导致刀具寿命、加工表面质量、尺寸精度的降低，工件材料强度、硬度高，应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时， 前角很小甚至取负值。一般应选前角r0=0-8之间。淬火硬度越高负前角应取得越大。精车时前角可取r0=0 2） 后角：通常加大后角能提高刀具的锋利性，减少后刀面磨损，有利于刀具耐用度的提高和提高工件表面质量。但车削淬火钢由于切削抗力大，刀具后角加大会使楔角减小，降低了刀刃强度，在切削过程中易出现崩刃。因此，车削淬火钢时，后角不宜太大。 3） 主偏角：主偏角直接影响刀具的径向力的大小和散热条件。主偏角选的小时，可增加刀具强度和散热条件，但如果主偏角选的过小会增加径向力，特别是加工切削抗力很大的淬火钢易引起切削振动。基于上述原因，加工淬火钢时一般主偏角取Kr=3060之间，通常淬火硬度偏低、工艺系统刚性较好，可选较小的主偏角。反之主偏角可适当加大。 4） 副偏角：副偏角的大小直接影响工件的表面质量。副偏角小易提高表面质量。刀尖散热条件较好刀具耐磨性提高，但太小会增加径向抗力引起切削振动。实践证明副偏角取612较好，粗车半精车取大点，精车取小点。5） 刃倾角：刃倾角的大小直接影响刀尖部分的强度，刃倾角取负值可提高刀尖强度，但如果取值过大会加大径向力引起切削振动。一般刃倾角s=05。半精车取较大值，精车取0。但在断续加工时，淬火硬度偏高时应取s= -1015。6） 刀尖圆弧：通常在加大刀尖圆弧半径时可提高刀尖强度和散热性，也可提高工件表面质量。但是刀尖圆弧过大时，切削接触面增大，切削抗力增加易产生切削振动，并造成打刀和工件表面质量的下降，一般刀尖圆弧re=1.22毫米，精车刀可适当取大。车淬火钢不仅对刀具几何角度有严格要求，为提高刀具的使用寿命和工件表面质量必须对刀具各刀面进行认真研磨以确保刀刃锋利度。3、切削用量的选择。车削淬火钢时，根据其加工性能和工件形状及硬度，选择了适合的刀具材料和刀具几何参数之后，还必须选择合理地切削用量。才能满足一定的加工要求，也就是说根据淬火钢的加工性能选择了刀片材质；根据刀片材质的性能和加工要求再选择刀具几何参数，然后再根据刀具材料和刀具几何参数的要求，选择合理的切削用量，使三者相匹配才能满足加工要求。1）切削淬火钢时由于切削抗力大、切削温度高、刀具耐用度低。因此切削速度通常要比相同条件下车削一般钢时低。切削速度一般在40100米/分之间，合理的切削速度随工件硬度的提高而降低。2）切削深度一般取ap1.2毫米。工件硬质高时应取较小的切削深度。3）进给量一般取f=0.050.5毫米/转。工件硬度高时选较小的进给量，此时可选较高的切削速度相匹配。4）在加工过程中，切削速度、切削深度、进给量的选择原则，基本上是：断续切削，粗加工时，切削速度选的低点，切削深度选大点。半精加工和精加工时，切削速度高一点、吃刀深度和走刀速度选小点。这有利于刀具寿命和工件表面质量的提高。总之车削淬火钢工件时，刀具材料、几何参数、切削用量的选择要相匹配，并充分利用淬火钢在