硬質(zhì)材料加工
發(fā)布日期:2012-08-29 蘭生客服中心 瀏覽:4233
與傳統(tǒng)觀念不同,利用正確的機床和正確的刀具,將淬火硬化的工件加工到5µm并不困難。目前,刀具供應(yīng)商已開發(fā)出能夠承受這種加工條件的新型刀具,機床制造者也已生產(chǎn)出能滿足這些新型刀具所需剛度的CNC車床。同此,硬質(zhì)材料車削就可以從以下諸方面促進生產(chǎn)了。
節(jié)約時間 硬質(zhì)材料車削比磨削至最終尺寸規(guī)范用時較少,這是因為車削的金屬切削速率高于磨削,而且,一次裝夾中可進行多道工序的加工。操作者只需一次裝卸,就能完成全部加工,從而實現(xiàn)了及時(just-in-time)生產(chǎn)。
降低成本 節(jié)約時間就是節(jié)約金錢。再說,使用車床來代替磨床,意味著較低的機床總投資。
質(zhì)量較好 硬質(zhì)材料的車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。不僅省下加工費用,更有意義的是,可以把許多外協(xié)加工的活拿回來自己做。
浪費較小 硬質(zhì)材料車削的廢品極少。因為使用的冷卻液與正常車削的相同,不必另加冷卻液,造成小必要的浪費。更有甚者,可以選擇在不加冷卻液狀態(tài)下進行干車削,以避免冷卻液和廢品工件的浪費。硬質(zhì)材料車削還可以免除傷腦筋的磨削廢渣問題——即費工又費錢的廢渣回收與處理問題。
對功率和剛度的要求
為了使硬質(zhì)材料車削能獲得最好效果,機床和刀具的正確結(jié)合是很重要的。例如,我們在一次粗車加工中,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,就需要使 15kW電機輸出 65%的負載,該車床將淬火后的直徑50mm鋼件的一端車到25mm左右,同時還車削出錐面、圓弧半徑以及其他復(fù)雜形狀。
雖然需要具備高功率進行大吃刀量切削,但很多用戶發(fā)現(xiàn),多數(shù)情況下并非如此。因為大多數(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床上粗車,留出0.25-0.38mm的余量,然后于熱處理后再利用硬質(zhì)材料車削技術(shù)完成精加工。
對硬質(zhì)材料車削的另一要求是剛度,包括機床、刀具和工件、機床裝置中的任何環(huán)節(jié)若缺乏剛度,就會引起震顫,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,是不適合進行硬材料車削的。聚合物床身的抗振動能力比鑄鐵高20倍,使主軸上的振動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床。夾頭座使工件遠離主軸軸承,不但夾持力小,尤其會增加振動的機會。
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間里得到了飛速發(fā)展,有些刀具制造商聲稱:只要機床使用正確,他們的刀具比磨削可以縮短時間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,可以有也可以沒有這種不利的T-倒棱。例如,用CBN進行斷續(xù)切削時,就需要較大的T-倒棱來承受振動。
陶瓷刀具的使用會比CBN越來越普遍,這是由于它的成本較低,也因為它們的切削刃較多的緣故。然而,它們極易受熱漲裂。此外,如果刀刃修磨不當(dāng)時,不宜進行斷續(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,使用壽命也長些。
在此兩種刀具材料之間進行選擇,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。有些用戶通常并不拘泥于逐條地比較,而是以該刀具對同樣的加工所構(gòu)成的成本,以及能產(chǎn)生多大效益為選擇原則。這些用戶用價格較低的陶瓷刀粗車熱處理時殘留的銹皮和鐵鱗等,然后,用更好些的CBN刀具進行精加工。一般而言,如果硬化深度大于欲車去的材料深度,最好選用CBN。
選擇正確的加工方法
從實用的立場考慮,硬質(zhì)材料車削是一個與工件特性密切相關(guān)的過程。它特別適合切削具有錯綜圓弧、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削的方法,快速又經(jīng)濟地完成加工,而不必為此去購買成形砂輪了,根據(jù)經(jīng)驗,大多數(shù)硬質(zhì)材料車削是以91-150 m/min的切削速度和 0.05-0.13mm/min的進給速度進行的。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,以及車削以前的熱處理、粗車和成形工序,便成為本加工所能達到的精度大小的決定因素了,如果工件硬度波動只有三個洛氏硬度值(舉例說),刀具的切削壓力就會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HRC值以內(nèi)。
工件的長徑比也會影響機床保持公差精度的能力。典型的固定床頭式車床一般不用尾座對長徑比為5:l-6:1的軟質(zhì)工件時,能達到相當(dāng)嚴格的精度。由于工件的硬度、刀具的負前角和切削硬質(zhì)材料所必需的T-倒棱,使得對具壓力相當(dāng)大,因而,當(dāng)工件無尾座支承時,必須將工件的長徑比限制在3:1-4:1。
當(dāng)然,此限制要隨加工的不間而變——也就是說,隨工件的材質(zhì)、硬度以及對粗糙度和精度要求而變。我們以前曾不用尾座支承車削過直徑13mm、長度64mm的工件,則是精度很差。
尾座能起一定作用,但它對非是解決所有問題的靈丹妙藥。例如,頂尖不能防止直徑25mm、長300mm的工件的震顫。對這種工件,您只能采用磨削的辦法。要保證比0.005mm更嚴格的公差精度,采用磨削工藝出比較好。雖然說硬質(zhì)材料車削不能完全取代磨削,但它可以取代相當(dāng)大一部分,尤其是工件的長徑比較小、形狀較復(fù)雜時如此。
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