硬質(zhì)材料切削加工

發(fā)布日期:2013-09-10    蘭生客服中心    瀏覽:4016

  與傳統(tǒng)觀念不同,利用正確的機(jī)床和正確的刀具,將淬火硬化的工件加工到5μm并不困難。目前,刀具供應(yīng)商已開(kāi)發(fā)出能夠承受這種加工條件的新型刀具,機(jī)床制造者也已生產(chǎn)出能滿(mǎn)足這些新型刀具所需剛度的CNC車(chē)床。同此,硬質(zhì)材料車(chē)削就可以從以下諸方面促進(jìn)生產(chǎn)了。

  一、節(jié)約時(shí)間硬質(zhì)材料車(chē)削比磨削

  至最終尺寸規(guī)范用時(shí)較少,這是因?yàn)檐?chē)削的金屬切削速率高于磨削,而且,一次裝夾中可進(jìn)行多道工序的加工。操作者只需一次裝卸,就能完成全部加工,從而實(shí)現(xiàn)了及時(shí)(just-in-time)生產(chǎn)。

  降低成本節(jié)約時(shí)間就是節(jié)約金錢(qián)。再說(shuō),使用車(chē)床來(lái)代替磨床,意味著較低的機(jī)床總投資。

  質(zhì)量較好硬質(zhì)材料的車(chē)削在保證尺寸精度和表面粗糙度方面,比磨削要好得多。您可以將大多數(shù)硬質(zhì)材料車(chē)到5μm的總公差,表面粗糙度Ra0.1μm。當(dāng)然,這樣精密的表面質(zhì)量需要特殊的措施,但Ra0.15μm-Ra0.2μm則輕而一舉。

  工序較少硬質(zhì)材料車(chē)削可免去許多形式的磨削工序,以及拋光和其他精加工工序。不僅省下加工費(fèi)用,更有意義的是,可以把許多外協(xié)加工的活拿回來(lái)自己做。

  浪費(fèi)較小硬質(zhì)材料車(chē)削的廢品極少。因?yàn)槭褂玫睦鋮s液與正常車(chē)削的相同,不必另加冷卻液,造成小必要的浪費(fèi)。更有甚者,可以選擇在不加冷卻液狀態(tài)下進(jìn)行干車(chē)削,以避免冷卻液和廢品工件的浪費(fèi)。硬質(zhì)材料車(chē)削還可以免除傷腦筋的磨削廢渣問(wèn)題——即費(fèi)工又費(fèi)錢(qián)的廢渣回收與處理問(wèn)題。

  二、對(duì)功率和剛度的要求

  為了使硬質(zhì)材料車(chē)削能獲得最好效果,機(jī)床和刀具的正確結(jié)合是很重要的。例如,我們?cè)谝淮未周?chē)加工中,當(dāng)利用陶瓷刀,并采用0.28 mm/min的走刀量和1.9mm的吃刀量時(shí),就需要使15kW電機(jī)輸出65%的負(fù)載,該車(chē)床將淬火后的直徑50mm鋼件的一端車(chē)到25mm左右,同時(shí)還車(chē)削出錐面、圓弧半徑以及其他復(fù)雜形狀。

  雖然需要具備高功率進(jìn)行大吃刀量切削,但很多用戶(hù)發(fā)現(xiàn),多數(shù)情況下并非如此。因?yàn)榇蠖鄶?shù)硬質(zhì)材料的加工都是精加工。一般可以先在普通螺絲車(chē)床上粗車(chē),留出0.25-0.38mm的余量,然后于熱處理后再利用硬質(zhì)材料車(chē)削技術(shù)完成精加工。對(duì)硬質(zhì)材料車(chē)削的另一要求是剛度,包括機(jī)床、刀具和工件、機(jī)床裝置中的任何環(huán)節(jié)若缺乏剛度,就會(huì)引起震顫,為了能夠獲得能與磨削相比的精度和尺寸公差,機(jī)床從床身起就必須具備特別高的剛度。傳統(tǒng)的鑄鐵床身與花崗巖聚合物相比,是不適合進(jìn)行硬材料車(chē)削的。聚合物床身的抗振動(dòng)能力比鑄鐵高20倍,使主軸上的振動(dòng)只有裝在鑄鐵床身上的主軸的1/3以下。

  盡顯減小懸伸量是減小振動(dòng)的另一武器。從理論上講,工件夾持裝置應(yīng)該使所夾工件盡可能靠近主軸軸承,刀具則應(yīng)盡可能靠近刀塔本體,而不出現(xiàn)懸臂狀態(tài)。為此,主軸內(nèi)能夠直接裝夾彈簧夾頭的車(chē)床。夾頭座使工件遠(yuǎn)離主軸軸承,不但夾持力小,尤其會(huì)增加振動(dòng)的機(jī)會(huì)。

  三、新品種刀具

  用陶瓷刀和立方氮化硼(CBN)刀具加工硬鋼材都很好。這些刀具在短短的時(shí)間里得到了飛速發(fā)展,有些刀具制造商聲稱(chēng):只要機(jī)床使用正確,他們的刀具比磨削可以縮短時(shí)間300%,并能提高切削精度。

  這些供應(yīng)商推薦的陶瓷刀具有負(fù)前角和較大的T-倒棱,該倒棱只在刀具-工件界面上增加壓力。與此相反,CBN按照工件的具體情況,可以有也可以沒(méi)有這種不利的T-倒棱。例如,用CBN進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí),就需要較大的T-倒棱來(lái)承受振動(dòng)。

  陶瓷刀具的使用會(huì)比CBN越來(lái)越普遍,這是由于它的成本較低,也因?yàn)樗鼈兊那邢魅休^多的緣故。然而,它們極易受熱漲裂。此外,如果刀刃修磨不當(dāng)時(shí),不宜進(jìn)行斷續(xù)切削。CBN雖然比陶瓷貴得多,但它的切削性能好得多,加工精度高,使用壽命也長(zhǎng)些。

  在此兩種刀具材料之間進(jìn)行選擇,是如何使工件材質(zhì)、幾何形狀以及切削速度和送給民與其相適應(yīng)的工作。有些用戶(hù)通常并不拘泥于逐條地比較,而是以該刀具對(duì)同樣的加工所構(gòu)成的成本,以及能產(chǎn)生多大效益為選擇原則。這些用戶(hù)用價(jià)格較低的陶瓷刀粗車(chē)熱處理時(shí)殘留的銹皮和鐵鱗等,然后,用更好些的CBN刀具進(jìn)行精加工。一般而言,如果硬化深度大于欲車(chē)去的材料深度,最好選用CBN。

  四、選擇正確的加工方法

  從實(shí)用的立場(chǎng)考慮,硬質(zhì)材料車(chē)削是一個(gè)與工件特性密切相關(guān)的過(guò)程。它特別適合切削具有錯(cuò)綜圓弧、角度,以及半徑等幾何形狀十分復(fù)雜的工件。您可以采用單刀尖編程車(chē)削的方法,快速又經(jīng)濟(jì)地完成加工,而不必為此去購(gòu)買(mǎi)成形砂輪了,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),大多數(shù)硬質(zhì)材料車(chē)削是以91-150 m/min的切削速度和0.05-0.13mm/min的進(jìn)給速度進(jìn)行的。精切吃刀深度一般為0.08-0.5mm。因此,如何控制好材質(zhì)的純度,以及車(chē)削以前的熱處理、粗車(chē)和成形工序,便成為本加工所能達(dá)到的精度大小的決定因素了,如果工件硬度波動(dòng)只有三個(gè)洛氏硬度值(舉例說(shuō)),刀具的切削壓力就會(huì)變化到足以使您保證不了5μm的尺寸精度。不穩(wěn)定的硬度和不均勻的吃刀深度,都會(huì)損壞這種加工。因此,應(yīng)該使用合格的材料,保持恒定的金屬切削率,并保批熱處理硬度在±1或±2個(gè)HRC值以?xún)?nèi)。

  工件的長(zhǎng)徑比也會(huì)影響機(jī)床保持公差精度的能力。典型的固定床頭式車(chē)床一般不用尾座對(duì)長(zhǎng)徑比為5:l-6:1的軟質(zhì)工件時(shí),能達(dá)到相當(dāng)嚴(yán)格的精度。由于工件的硬度、刀具的負(fù)前角和切削硬質(zhì)材料所必需的T-倒棱,使得對(duì)具壓力相當(dāng)大,因而,當(dāng)工件無(wú)尾座支承時(shí),必須將工件的長(zhǎng)徑比限制在3:1-4:1。

  當(dāng)然,此限制要隨加工的不間而變——也就是說(shuō),隨工件的材質(zhì)、硬度以及對(duì)粗糙度和精度要求而變。我們以前曾不用尾座支承車(chē)削過(guò)直徑13mm、長(zhǎng)度64mm的工件,則是精度很差。

  尾座能起一定作用,但它對(duì)非是解決所有問(wèn)題的靈丹妙藥。例如,頂尖不能防止直徑25mm、長(zhǎng)300mm的工件的震顫。對(duì)這種工件,您只能采用磨削的辦法。要保證比0.005mm更嚴(yán)格的公差精度,采用磨削工藝出比較好。雖然說(shuō)硬質(zhì)材料車(chē)削不能完全取代磨削,但它可以取代相當(dāng)大一部分,尤其是工件的長(zhǎng)徑比較小、形狀較復(fù)雜時(shí)如此。

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