隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種高硬度的工程材料越來越多地被采用,而傳統(tǒng)的車削技術(shù)難以勝任或根本無法實現(xiàn)對某些高硬度材料的加工。涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等超硬刀具材料因其具有很高的高溫硬度、耐磨性和熱化學(xué)穩(wěn)定性,這為高硬度材料的切削加工提供了最基本的前提條件,并在生產(chǎn)中取得了明顯效益。
超硬刀具采用的材料及其刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)是實現(xiàn)硬車削的基本要素,因此,如何選擇合金磨頭,設(shè)計出合理的刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)對穩(wěn)定實現(xiàn)硬車削是十分重要的。
超硬刀具的刀片結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)
刀片形狀及幾何參數(shù)的合理確定對充分發(fā)揮刀具切削性能是至關(guān)重要的。按刀具強(qiáng)度而言,各種刀片形狀的刀尖強(qiáng)度從高到低依次為:圓形、100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、35°菱形。刀片材料選定后,應(yīng)選用強(qiáng)度盡可能高的刀片形狀。硬車削刀片也應(yīng)選擇盡可能大的刀尖圓弧半徑,用圓形及大刀尖圓弧半徑刀片粗加工,精加工時的刀尖圓弧半徑約為0.8μm左右。
淬硬鋼切屑為紅而酥軟的緞帶狀,脆性大,易折斷,不粘結(jié),淬硬鋼切削表面質(zhì)量高,一般不產(chǎn)生積屑瘤,但切削力較大,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(go≥-5°)和較大的后角(ao=10°~15°)。主偏角取決于機(jī)床剛性,一般取45°~60°,以減少工件和刀具顫振。
超硬刀具切削參數(shù)及對工藝系統(tǒng)的要求
1、切削參數(shù)的選擇
工件材料硬度越高,其切削速度應(yīng)越小。使用超硬刀具進(jìn)行硬車削精加工的適宜切削速度范圍為80~200m/min,常用范圍為10~150m/min;采用大切深或強(qiáng)力斷續(xù)切削高硬度材料,切速應(yīng)保持在80~100m/min。一般情況下,切深為0.1~0.3mm之間。
加工表面粗糙度低的工件,可選小的切削深度,但不能太小,要適宜。進(jìn)給量通??梢赃x擇0.05~0.25mm/r之間,具體數(shù)值視表面粗糙度值和生產(chǎn)率要求而定。當(dāng)表面粗糙度Ra=0.3~0.4μm時,采用超硬刀具進(jìn)行硬車削比用磨削經(jīng)濟(jì)得多。
2、對工藝系統(tǒng)的要求
除選擇合理的刀具外,采用超硬刀具進(jìn)行硬車削對車床或車削中心并無特殊要求,若車床或車削中心剛度足夠,且加工軟的工件時能得到所要求的精度和表面粗糙度,即可用于硬切削。為了保證車削操作的平穩(wěn)和連續(xù),常用的方法是采用剛性夾緊裝置和中等前角刀具。若工件在切削力作用下其定位、支承和旋轉(zhuǎn)可以保持相當(dāng)平穩(wěn)狀態(tài),現(xiàn)有的設(shè)備就可采用超硬刀具進(jìn)行硬車削。
經(jīng)過多年的研究和探索,我國在超硬刀具方面取得了很大的進(jìn)展,但是,超硬刀具在生產(chǎn)中的應(yīng)用還不廣泛。原因主要有以下幾個方面:生產(chǎn)企業(yè)、操作者對采用超硬刀具進(jìn)行硬車削的效果了解不夠,普遍認(rèn)為硬材料只能磨削;認(rèn)為刀具成本太高。硬車削最初的刀具成本比普通硬質(zhì)合金刀具高(如PCBN比普通硬質(zhì)合金貴十多倍),但其分?jǐn)傇诿總€零件上的成本比磨削還低,且?guī)淼男б姹绕胀ㄓ操|(zhì)合金要好得多;對超硬刀具加工機(jī)理研究不夠;超硬刀具加工的規(guī)范不足以指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。
因此,除了對超硬刀具加工機(jī)理進(jìn)行深入研究外,還必須加強(qiáng)超硬刀具加工知識的培訓(xùn)、成功經(jīng)驗演示及嚴(yán)格操作規(guī)范,使這種高效、潔凈的加工方法更多地應(yīng)用于生產(chǎn)實際。