淬硬工件的磨削與加工

淬硬工件的磨削與加工

1硬車輛限制和性能的定義1.1馬氏體組織型工件材料通常，硬切割是指將硬切割作為最終加工或加工的工藝方法，是一種彎曲。淬硬鋼通常是指淬火后具有馬氏體組織,硬度高,強(qiáng)度也高,幾乎沒有塑性的工件材料,其硬度HRC>55,其強(qiáng)度為2100MPa～2600MPa。硬車削的加工精度可達(dá)5μm～10μm,表面粗糙度Ra可達(dá)0.2μm～0.3μm。1.2硬車輛限制的特點(diǎn)(1)硬車削金屬切除率硬車削的加工效率是普通磨削加工的4倍～6倍,所消耗的能量是普通磨削加工的1/5。硬車削往往采用大的背吃刀量、高的主軸轉(zhuǎn)速,其金屬切除率通常是磨削加工的3倍～4倍。車削加工時(shí)一次裝夾可完成多種表面加工,輔助時(shí)間短,表面間位置精度高。(2)改變切削層成分配方式在大多數(shù)情況下,硬車削無須冷卻液。硬車削是通過使工件的切削層退火和軟化,使工件容易切削而形成切屑的;若冷卻率過高,就會(huì)減小這種效果,加大機(jī)械磨損,縮短刀具壽命。同時(shí)硬車削可省去磨削中的冷卻裝置,形成的切屑干凈清潔。(3)高精度零件加工和物流管理在生產(chǎn)率相同時(shí),車床投資是磨床的1/3～1/20,其輔助系統(tǒng)費(fèi)用也很低。對(duì)于小批量生產(chǎn),硬車削不需要特殊的設(shè)備,而大批量加工高精度零件則需要?jiǎng)傂院谩⒍ㄎ痪群椭貜?fù)定位精度高的數(shù)控車床。尤其對(duì)于配有多種刀具轉(zhuǎn)盤或刀庫的現(xiàn)代CNC車床來說,更容易適應(yīng)兩種不同工件之間的加工轉(zhuǎn)換,更好地適應(yīng)柔性化的生產(chǎn)要求。(4)表面損傷和裂紋硬車削中產(chǎn)生的大部分熱量被切屑帶走,不會(huì)產(chǎn)生表面燒傷和裂紋,既具有較高的尺寸形狀精度和良好的表面加工質(zhì)量,又能很好地保證加工表面之間的位置精度。2硬車輛的雕刻和加工2.1硬車削除器的材料和選擇2.1.1改進(jìn)刀具熱傳導(dǎo)系數(shù)涂層硬質(zhì)合金刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN等,涂層的厚度為2μm～18μm。一方面,由于涂層的熱傳導(dǎo)系數(shù)很低,能有效地減弱刀具基體的熱作用;另一方面,涂層還能有效地改善摩擦和粘附作用,降低切削熱的生成。涂層硬質(zhì)合金刀具適合于硬度在HRC45～HRC55的工件車削,且可實(shí)現(xiàn)高速車削。2.1.2緩沖溶液性能陶瓷刀具具有高硬度(硬度HRA91～HRA95)、高強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度為750MPa～1000MPa),且耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗粘結(jié)性能好、摩擦系數(shù)低。正常使用時(shí),耐用度極高,車速可比硬質(zhì)合金提高2倍～5倍,特別適合高硬度材料加工、精加工以及高速加工,可加工硬度高于HRC62的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵。2.1.3陶瓷刀具和陶瓷刀具沖擊試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比以提高熱立方氮化硼的硬度和耐磨性僅次于金剛石,有極好的高溫硬度,與陶瓷刀具相比,其耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性稍差,但沖擊強(qiáng)度和抗破壞性能較好。它廣泛適用于淬硬鋼(HRC50以上)、珠光體灰鑄鐵、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工。2.2刀尖半徑對(duì)片的感官整理刀片材料選定后,應(yīng)選用強(qiáng)度盡可能高的刀片形狀。粗加工時(shí)建議用圓形及大半徑刀片,精加工時(shí)選擇刀尖半徑為0.8μm～1.2μm。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(γ0≥-5o)和較大的后角(α0=10o～15o),主偏角取決于機(jī)床剛性,一般取45o～60o。2.3切削深度工件材料硬度越高,其切削速度應(yīng)越小。硬車削精加工的適宜切削速度為80m/min～200m/min,采用大切深或強(qiáng)烈斷續(xù)切削高硬度材料,切削速度應(yīng)保持在80m/min～100m/min。一般情況下,切削深度為0.1mm～0.3mm。加工表面粗糙度要求高時(shí)可選用較小的切削深度,進(jìn)給量通?？梢赃x擇0.05mm/r～0.25mm/r。2.4件、成分配件加工若車床或車削中心剛度足夠,刀具、工件、夾緊裝置結(jié)構(gòu)緊湊且具有同等的剛性,且加工一般工件時(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。3硬車輛夾緊加工技術(shù)的應(yīng)用3.1提高加工效率,節(jié)約電力投資國內(nèi)十幾家大型軋輥企業(yè)已使用硬車削技術(shù)對(duì)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,提高加工效率2倍～6倍,節(jié)約了加工工時(shí),同時(shí)可節(jié)約電力50%～80%。如在武漢鋼鐵公司軋輥廠,對(duì)硬度HS60～HS80的冷硬鑄鐵軋輥進(jìn)行粗車、半精車時(shí),其切削速度提高了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。3.2等行業(yè)鑄鐵目前國內(nèi)70%～80%的碴漿泵生產(chǎn)廠已采用硬車削技術(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)板是硬度HRC63～HRC67的Cr15Mo3高硬鑄鐵件,過去通常采用退火軟化后粗加工然后再淬火加工的工藝。采用硬加工技術(shù)后,順利解決了一次硬化加工問題,免去了退火再淬火2道工序,節(jié)約了大量的工時(shí)和電力。3.3淬煉硬件的加工在汽車、拖拉機(jī)等大批量生產(chǎn)行業(yè)中的曲軸、凸輪軸及傳動(dòng)軸的生產(chǎn)加工和設(shè)備維修中經(jīng)常會(huì)碰到淬硬件的加工難題。如我國某機(jī)車車輛廠,在設(shè)備維修中需要對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行加工。軸承內(nèi)圈(材料GCr15)的硬度HRC60,內(nèi)圈直徑為Φ285mm,采用磨削工藝,由于磨削余量不均勻,需2h才能完成,采用硬車削加工后,僅45min就加工完成了。4在硬車的加工中，應(yīng)該考慮一些問題(1)特殊材料材料硬度高于HRC45尤其是HRC60以上的材料,適于硬車削。硬車削材料通常包括工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼以及鉻鎳鐵合金、耐蝕耐熱鎳基合金、鎢鉻鈷合金等特殊材料。工件的尺寸方面,具有較小長(zhǎng)徑比(L/D)的零件最適合于硬車削,一般情況下,無支撐工件L/D之比不大于4/1,有支撐工件L/D不大于8/1。(2)地點(diǎn)機(jī)床剛度決定了硬車削的加工精度,最近20年內(nèi)制造的機(jī)床幾乎都有很好的剛性,足以滿足某些硬車削。(3)刀具研磨直徑偏差,一般在控制直徑高差方面提供安全的刀具。在連續(xù)CBN刀片的價(jià)格高昂,但最適合于硬車削。CBN刀片能夠在斷續(xù)切削過程中保持定位不變;在連續(xù)切削過程中提供安全的刀具磨損率,只是在控制直徑公差方面比不上磨削。陶瓷比CBN耐磨性差,不適于斷續(xù)切削,不應(yīng)加冷卻液,陶瓷材料刀片的幾何形狀鈍緣,切削力增大會(huì)引起工件表面質(zhì)量下降。(4)冷卻液使用斷續(xù)切削時(shí),最好是“干運(yùn)行”,否則熱沖擊可能引起刀片破裂。連續(xù)切削時(shí),高溫足以軟化預(yù)切削區(qū)域,使之易于剪切,但冷卻液有助于延長(zhǎng)刀具壽命和改善表面質(zhì)量,建議使用高壓冷卻液以減少切屑的堆積和阻塞,且必須使用水基的冷卻液,以防止低燃點(diǎn)冷卻油遇高溫燃燒。還應(yīng)注意增加防切屑燙傷的保護(hù)裝置。(5)切屑的分布在加工前后對(duì)切屑進(jìn)行檢查可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)過程是否協(xié)調(diào)。連續(xù)切削時(shí),切屑應(yīng)該呈熾燃的橙黃色,并象一根緞帶似地飄逸而出。如果切屑冷卻后用手一壓基本斷裂,表明切屑帶走的熱量是正常的。(6)金表面“白化層(熱影響區(qū))”是指在材料表面形成的一層肉眼看不見的非常薄(通常1μm)的硬殼。白化層一般是因?yàn)榈镀g化引起的,應(yīng)該盡量避免。(7)小刀總切削壓力鏜孔的切削壓力很大,使鏜桿承受的扭力和切向力也很大。采用正前角式35o或55o銳角、小刀尖半徑刀片可以減小切削壓力。在增加切削速度的同時(shí)減小切深和進(jìn)刀速度