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最高效的硬车削零件

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 文章来源:车削件厂家编辑:东莞品晔杏耀开户子时间:2017-11-28 22:26

  从传统来看,对材料硬度达到或超过HRC45零件进行加工需要采用专用磨削设备工艺。而今天随着车床切削刀具技术稳步发展,为零件制造商提供了更多新工艺方法,越来越多制造商都探索适合他们新加工方案。

  对于很多应用而言,相对于磨削加工,硬零件车削具有几方面优点:一般来说,车削心成本低于精密磨床,并可同一车床加工零件多部位,大大提高了操作灵活性;降低了刀具库存,并且车削心比磨床更容易与自动化系统集成。此外,车削过程产生切屑可以被再利用,而磨削产生细切屑必须被处理。磨削虽然可加工出公差± 0.005mm以内尺寸,但硬零件车削被证明适用于大多数其他应用卓越工艺技术。当制造商决定从硬零件车削获益时,应重视以下几个关键方面。

  车床设计

  要想成功进行硬零件车削,车床至关重要。目前,大多数车床制造商都提供了为实现最佳加工性能而专门设计车床模块。无论考虑新投资车床还改造车床,需要考虑以下几个因素:

  车床底座会大大影响加工刚性,铸铁或者铸铁加强型底座可以提供最佳稳定性。

  车床转塔结构也会影响硬零件车削。理想来说,制造商会关注转塔刚性集成模块化刀柄系统,这有助于通过缩短刀具悬伸来减少振动。为了优化其性能,集成模块化刀柄系统应该圆周各向夹紧,而不紧靠两个螺钉来夹紧。

  最后,根据加工零件规格,需要慎重考虑投资带尾座车床。因为零件悬伸超过四倍直径(从卡盘处算起),一般必须使用尾座,以获得一致性稳定性。

  “软状态”准备

  考虑硬零件车削应用时,零件“软状态准备”对总体加工成功有着巨大影响。要想获得一致“输出”需要使用一致“输入”。淬硬前,零件余量要均匀。各加工厂往往只注重最终成品质量,而忽视了这一关键因素。结果由于切削深度变化使刀具受到不同切削条件影响,从而直接影响到切削质量、刀具寿命生产效率。硬零件车削,去除0.0008英寸或0.0012英寸材料都会对刀具施加很大外力,从而损害整体加工稳定性。这同样适用于材料硬度,硬度为58 HRC零件与硬度为62 HRC零件加工要求不同。虽然对于成品零件这些变量可以接受,但出于对加工效率效用考虑,还应尽量避免这些情况。

  除了确保各零件材料尺寸一致性外,制造商还应寻找更好设计方法来准备要硬化零件。如果可能话,任何孔、键槽沟槽都应做倒角加工。这样就可以断续切削时通过平稳进入退出刀具来减少刀具加工过程冲击应力。

  刀片选择

  刀片选择硬零件车削配刀时首先考虑因素之一。硬质合金刀片可以加工硬度为40 HRC - 50 HRC材料并具有很好性能,低硬度范围材料不错选择。常见硬度范围50 HRC - 55 HRC材料包括含碳量低低碳钢。这类材料一般都表面淬硬,因此,要求刀具具有很高抗月牙洼磨损性。陶瓷刀片这类应用出色选择。

  硬度超过55 HRC包括表面硬化钢大多数整体淬火钢内材料,都需要特别抗后刀面磨损性。CBN(立方氮化硼)这类型材料粗加工精加工方面表现突出。人类已知第二大最硬材料——立方氮化硼具有优异耐磨损性,并且能够应对高切削温度所产生不利影响。

  对于硬度高于HRC 55材料,确定采用含多少碳含量CBN非常重要。含碳量高材料磨蚀性就很强,那么刀片材料成分应该立方氮化硼含量更高,陶瓷粘合料含量较低——这可以最大限度地减少刀片后刀面磨损,但需要采用较低切削速度,约400英尺/分钟,以避免产生月牙洼磨损。相反,对碳含量低材料而言,后刀面磨损不大问题,可以考虑使用陶瓷粘结剂高抗月牙洼磨损更好CBN刀片,其速度范围通常600英尺/分钟(183m/min)。

  除了材料碳含量外,零件设计也会影响到CBN 刀片选择。对于长时间连续切削零件加工场合,通常使用CBN含量约40%左右刀片。对于断续切削不严重加工场合,如已经做了倒角孔或键槽,50% - 60%CBN含量可以将韧性提高到所需水平,同时仍具有很好耐磨性。对于断续切削很严重加工场合,须采用70% - 75%CBN含量刀片,以达到所需刃线韧性要求,从而满足加工应用需要。

  刃口处理也会影响到硬零件车削加工工艺。不同工况下,刀片需要刃口处理角度就不同。不同角度刃带宽度带来不同刃口处理。T-形刃口最常见,使用圆角来分散刃口处集切削力。S-形刃口与T-形刃口相似,但刀刃经过磨削,此处刃带角刀片表面可以接触,从而提高了耐磨性。使用E-land槽型,无需进行磨削,但刀片有15 ?m – 20 ?m研磨刃带,保护刀片不会崩刃。

  最后,采用Wiper(修光刃)槽形刀片可大大提高加工质量生产效率。一般而言,Wiper(修光刃)槽形标准刀尖半径相比,Wiper可以两倍进给率下获得同样表面光洁度。相反,使用Wiper修光刃槽形并保持相同进给率可达到更高表面光洁度。这因为Wiper(修光刃)槽形作用刀片上切削力分布比较大。

  编程考虑因素

  外圆车削时(O.D.),心高至关重要,尤其较小零件。保持心高0.002英寸以内,再大就会极大地影响加工质量。内圆镗削时,其定位取决于刀具悬伸量。镗杆设置略高于其心会有利于加工,这样切削力靠近心,而不将其推离最佳位置。如果可能话,最好将刀具正面朝上固定车床上。这将使切削压力回到车床上,从而加工过程减少振动增加刚性,实现更好加工质量。编程员必须考虑:硬零件车削采取1次切削还2次切削策略。高品质车床正确配刀情况下,通常1次切削即可完成合格加工形状表面质量。当发生最常见异常情况时,不管硬度还形状,热处理过程都会使零件变形。此情况下,很可能需要采取2次切削策略,以确保高质量加工结果。

  监控刀具磨损

  所有刀片最终都会出现磨损形式,因此,注意观察这些磨损形式可以了解如何优化切削过程。当采用陶瓷或CBN刀片进行硬零件车削时,容易发生月牙洼磨损,如果磨损过快,就可能需要降低切削速度,或换成CBN含量较低更耐磨刀片。硬零件车削,后刀面磨损也常见问题,通常表明需要降低切削速度。如果刀片出现沟槽磨损,通常会发生切深处,改变主偏角可以减少影响,而且能使切屑更薄。

  专家知识价值

  硬零件车削为今天制造商提供了非常明显优势,无需安装专业化机器设备,大大提高了加工灵活性并实现了最大生产效率。文前述各种问题涉足该领域制造商们都要面对最常见问题。但,卓越专家知识无可取代。车床制造商刀具供应商都拥有庞大工程师团队,针对各种零件加工工艺进行优化攻关。不管第一次进行硬零件车削还仅仅希望从现有工艺获得更多改进,向专家们咨询总会让您获益颇丰。

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