|
$ U! k% i3 T3 g2 d) c
2 e7 t1 X( P, ~! q4 e高硬度耐热材料车削加工的实践( a0 P2 I1 ? r; ?/ u1 D
3 f3 |* |6 o; j8 q, g5 O
) \" E2 x) Q9 T9 i
& D8 \6 @ C# M2 m" t
辊轮是轧钢机上的主要零件,它在实际使用过程中由于受到一定的冲击,而且表 n# F( H' P f9 O9 V
8 Y. h) z5 G# y) |. T面被高速、高温红钢摩擦,要求其表面具有良好的耐磨性,同时也须有足够的韧# k8 R# I* K* s- x4 r2 k
: w4 @7 N( c; Q! [# |
性,以防止受冲击而破碎。鉴于辊轮的特殊用途,决定了它的材质必须具备:①- j. i) Z' @1 A: O
* V ~! y/ _. v8 \$ L, w7 t高速耐磨性;②足够的红硬性;③足够的强度和韧性。在实际使用过程中,我们
* B+ z3 M3 F4 k4 V9 \. e/ C! e5 F$ R) ^3 B: d
发现近似白口铸铁较为合适。但由于此材质一般为铸态使用,就不可避免地存在
. i+ `$ I5 I/ z4 q& w! ~: a Y" l) \% o T4 ?; `; I7 _
铸造缺陷,且硬度可达
7 H' q) Z x4 e; G& c) w4 ?( W8 T+ X, m2 @. X% X" \7 r2 Y0 I7 v
50. k, {$ l4 m$ A7 A
8 ^- P" f+ x+ d$ x% X* X Q~
( {/ D3 s2 X M8 i: g0 U
9 w2 H; t1 O1 `+ }9 ?60HRC* E! ], M; e3 [' x7 H D
: }. s1 J; d+ U1 o! `% d,加上辊轮
- O3 `8 H$ I! J! H1 C) N3 q* b+ \
(
- ^) S! f( y/ B$ n7 ]9 P5 c3 u' r7 I/ Y, Q
如附图所示
4 t( V# T ^; \7 r" P1 ^
# R' v% a' T" }, Q! B# a, p)- a/ I) f- p+ W9 O* v) }) p
- Y! b+ a; k! D- [. q$ B0 N# H* V同轴度要求较高,这 z Z& t4 t+ k. I. ^6 U
/ m P, p; Z, _+ B1 g
给车削加工带来了极大的困难。
% F3 Y/ ?: f1 Y9 C G0 j
' y. T; e/ G# O( V
; t4 U( o9 b- T# F) Z# q& O
1 x! K3 m* S% T+ ]" I8 {1
* a, ?) ~5 O8 u6 g' K) Z1 Y/ C0 c# [% A) [, X. h
合理选择刀" r x6 _3 [' p& R& W" d
& E! b6 M' l: B, D2 }, N具牌号8 n/ Z: X) t- j' g( I% u
% O# w) B* D3 [ 3 q" d) R ~0 }' ~5 R4 Q
: l/ S9 @3 @% x7 h" k8 z b辊轮材质的强度、: p/ T7 v" f y/ x7 H' l4 Q u
3 f [, k" \4 k2 [6 p
硬度已达到
; j/ I8 i& U0 L1 W+ m3 c3 [! \( m$ d6 o$ J4 \5 c2 S# |% ]+ K
普通硬质合金刀具
! r u# _) f% R& D) C: e3 d$ v7 ]5 N7 X1 Z8 ~
(YT)- Z- S' i# ?. D. U& {& o2 [' B
: |0 G2 e: d$ Q8 S' ?的强! ]5 I8 A% g' I: v
* O9 F9 q7 @) K* m3 F' ~) B. X6 Q7 p O4 I
度和硬度,
! {1 U) E0 I. Z0 d- l! y0 j* B' X+ C5 ?) a _% V* k0 F! C
故普通刀具根本无+ W" x# t3 N6 O! {7 M
- Y" A& r, f5 O2 P! w
法正常切削,
9 I" b0 q# g$ C) j3 _' x4 y) {
8 q/ d: X! e+ S! [4 T虽然可以通过调! X# Q: k) V6 l. L
3 i! N6 |4 k& `4 N质处理适当降低硬度,0 S) e+ m' s$ O. [, T) O' D
9 @% {. H% ^4 F便于切
& [& E7 V C# y2 T% |& {- h, Q' k
削加工,
6 T# Q+ `6 G9 h2 s" v
e( m7 J S1 d0 Q8 R* A但成本太大,; ]0 N$ K( \+ R, p$ l, U
6 {1 X8 F b7 U8 V周期较5 M" _3 d) h. L+ _. V' N, o
3 _8 K/ H% E5 t8 u长,: b1 y" T" F/ W% p& j
0 t& p6 i: v$ j2 s l' L因此还是选择了铸态直接/ z# b* f7 L& z2 j
3 {6 S {2 ?+ t5 a2 [7 k6 `
加工。% [" ^* a2 b# S7 A! ~! h$ N' K$ p
6 i( K( H! A/ E; j: `
通过对各种高硬度刀具
" c/ S( j$ G" s
/ V9 A& l0 ?' D/ L(
7 v0 u* H b }" J: ^
* U; o% b" U: q% I' `包括陶瓷刀具和进口刀具4 T3 @8 F$ \+ ]* |" V
3 L# P' D$ `' M
)) O3 h5 L1 C' ]) R \: M5 h0 ]
$ P( b# ^7 M' Q: }进行试切加工和反复比较,
- _$ N! A& F4 S% m, p
4 L E1 d& i% {6 t9 T/ Y3 p最9 c3 z! I! S! b* d
5 [- ?7 L7 w8 R( [- T. v1 f7 b( ?后选定了硬度和耐磨性均符
. O+ e- ?+ f" Z1 `/ i1 F$ o. e, K8 l/ H T/ ^7 s7 f6 _4 P
合切削要求且价格相对较低的- C) q% N. @0 G+ ~9 V
; d+ W8 D D( y, w+ u+ A3 k$ TYS8
* d6 c; ]6 `; Y9 m8 _6 H; D7 |
; W& K8 w0 b/ K# J5 ~4 o牌号车刀进行车削加工。当然对于使用后需修2 u5 f; u7 l5 [
' M. k) V' e0 L( s复的辊轮,由于在使用过程相当于一次次地冷作硬化和淬火,硬度特高,
: G% t0 A$ g8 Y- |3 P" X
4 f( s, w$ r6 y4 M! @4 dYS8
& ~7 H8 }4 {" a- J3 h1 Z* \& k+ W+ _! {( @: ?! I; M
也9 I- V& v0 k+ [; ?( n& q
% f/ I. f5 H) [7 \- N# n- Q无法切削的情况下,我们采用陶瓷刀片进行修复加工。* n1 X) s' m) C
( J& U. y, {. e4 P0 ^8 y! a # U/ j" @; L8 G; }! j; l
& g! d5 z4 V) n% Z1 q' S7 |5 Y9 r# v5 T
2
5 M% M8 B5 o/ O6 ]/ y7 N" B* r' v/ I: u _" e
合理选择刀具几何角度和切削用量3 @" u9 A/ s1 L4 w @
: F1 B% A3 }# r R* t' S
% p2 H% E; L7 t/ b$ @0 E3 }' `
5 P, Z9 g% d, ]$ ]因为毛坯中有相当的
% M6 m9 l! ]# z& W2 k) v; e5 l
# @% `: [ l& E! c( N1 QCr
: N$ g& u6 B. @& a
1 e9 @# o( z9 Z& ^0 p,& [' q# s) z5 ~9 B
( ~ r$ v S; L h# x, k% s- q- q9 y* d
Mo
. O$ x) r2 k& D: L9 c2 F$ a6 p* @1 V8 j$ f+ @4 t- f
等元素,其塑性好,强度、硬度高,变形抗力大,切; F; h; _! W- C# U, Q. ]
& K8 ]( n$ n+ ?) X; I: w1 ~* J
削力比普通钢材高
% H. ]8 N0 f- {
! @3 E; C7 [) E: i6 N, C26 Z& C+ h. j# Q1 y0 x
3 P; j$ Z z0 n6 ?~
5 m- O8 L( J1 R3 A8 h. k3 d |1 S
* }0 b% C' b9 }/ j7 U3# ^% P" ~. n/ H2 Y( F
* P; o1 q; Y# `# y1 b. y9 g- X倍,- c+ \9 G: g& W1 R. y
B$ x1 N3 ^: N/ x+ o
切削热也随之增加,
9 Q0 U4 N; M c7 ^' S" ]" T! V( y- h
导热率低,
. O2 F% p: l" `9 ~9 {. E, n, D0 h3 P1 ~0 @9 }
散热困难,1 y+ i, Z& [) r: D& G# I
5 O. U5 v& m8 k: i% f! t/ o切削区温
1 ?1 @3 M* s+ J8 f7 a$ v; W5 u1 B" [# C- P+ b$ y6 ? z5 `# o
度极高,极易损坏刀具。加之毛坯是铸件,存在着诸如表面硬皮、气孔、砂眼、7 R# m0 F7 O' E. c( f" a0 n6 l
# ~- ]. a7 @9 o: ?: w
加工余量不均匀、材料硬度不均匀等缺陷,这样必然导致加工的不稳定性增大,
V1 g1 f+ C& f( |9 U
: p+ V& Z% \% I% r @刀具使用寿命降低,生产成本提高,生产效率降低。针对这些因素,我们通过合
. e3 `" |7 s* E( `$ u$ _2 G' t4 X. Y; }3 ^
理选择切削参数来改善切削加工过程。 s2 W4 X8 f* e6 ~. j% g
( [5 I% g5 \0 O' w- d \6 A
% P0 R6 Z1 H; ~# J, w( b7 t) D9 b! `
1.
a4 ^2 h$ H( y! E$ s0 w1 ` h9 u4 U _0 B. ?& w3 o3 ^
' X( n$ w3 z3 w7 @- b9 y
+ ]0 q9 c5 S# `7 ~6 v
粗加工7 M6 |- r; Z" x4 m1 J
8 |) ?: c" }( v5 D! H5 h
2 v1 C! g! k$ o9 x
X3 w4 R1 h: r8 O
2.0 i$ D9 g; Y D4 k7 t+ |7 {, r/ @: x
/ ~4 E: z: l( d/ {
" A1 s4 K2 V# u
9 T8 B# M( H: ^" }精加工, m9 W# C t' f) G- @, t0 i
. k4 i# J% n+ [) w) Z, e7 F* I 0 L# s5 k4 T+ T v
: L4 w$ `2 m1 q9 i! z1 l因为切削深度较小,切削力较小,切削热量小,为了提高表面质 + V: w$ a; R' X- W, o, ]
. {; A$ l9 B, M1 V! Q3 F' i6 D
量,采用较大前角,
. n E9 S7 E5 t/ j+ Y( O1 B! Y# d; k/ q9 v. I" R$ d2 U' ^
后角取大值% s$ L& G8 q; M2 r+ W9 A* [! ~
; k( g+ Y s# k# b) w2 i
10°,+ Y+ e3 }' W6 {5 Z5 B5 i* E
9 ?- G S. p' M; p; W尽可能减少刀具与工件的摩擦和挤1 f4 F ]! y0 h5 I, j5 d, a& B
" S# ~" {( `# i7 g3 S- a4 @% |压,, q4 M6 J/ q h- w$ V2 \5 l$ q
9 n; p& q! q/ _+ D7 D
以提高工件表面加工质量,/ w/ T0 I) r! [, ]
2 d% P7 O4 B: n8 k9 Z) p主偏角在4 V2 @3 ?( t3 L0 @% v; O
# a) n$ I- b6 @* O! {( p* L) A5 X10°~30°之间;
! C7 e/ O$ [0 T- f- B& {) g! b/ G: Z F: e* l7 P
副偏角在
4 z( S0 X0 i( h Y6 d# l
. T8 ~7 q& w0 C5°~( h- S# L; k/ \9 Y' G9 [( k
$ U" V# E$ s8 V: `2 v8 g7 u5 P/ S
10°之间,
4 n8 R8 D# _" |* F; C9 B9 Y4 z
2 C1 I+ H+ c% z* Y为了避免切屑流出划伤已加工的表面,
3 g; `6 b. H+ n! k% Z d8 c2 J# G
2 t7 u) t! j3 G2 F% o5 J采用正的刃倾角取" p! A- ^$ `; n) S
, x. e/ j" u- [) i9 U0°~
; x, H4 [2 M8 K! l# e. l- g! J5 ?" K2 W+ A& s; N2 a E# M
5°之间,采用较高的主轴转速% j3 d( @% ?6 K$ A0 `
+ M8 @1 ?; n0 n* O; ]: k8 f4 d
(120r/min)
! g# X0 f5 B7 [1 ]3 |1 o2 w4 t# v7 N% k! \& h/ f7 C
,小的切削深度7 d( R' R, u) C# f3 v( R
5 x5 N: A' w% Z& r6 @( |* f {$ r(0.2, I" t3 _) g" d; j' X0 p8 }' ~
! T" M9 N# _0 |; i* I6 Q0 D~
7 U0 X5 P; M2 l% x' `, N$ T. \' {3 W7 i7 E
- b: U, d4 {1 Z0 O/ C/ Q- m/ ^0 o6 I" p1 H* D x5 z$ _2 D3 V8 a
2 X: M7 ^# C9 _0 |6 F9 y
2 `; H! V: U3 T8 n; ? R2 ?6 ] [/ m% x5 T- A- r& Q! t
$ w; W o- ]1 F2 n! l% s1 `
0.3mm) - }& z; `! f+ G. W; z f# F9 |! i, m& E
, I- g* z& M" b1 T6 a }- |
. v$ f; c7 J8 t3 [! Y8 K
L! ]# `. o) F( y5 n4 {/ g0 L" k. |0 e附图: P# J; @) q+ m) U2 }
# l8 {7 G, f) K! ?, z. Z# y
2 {; w' ? M- o- R- ~4 H5 T. ^3 {( T6 B
/ A' J& {% a+ R3 w4 h辊轮
. t) W( W+ E! M! h9 K& I+ E# ?
7 |+ W& n5 T/ w9 a / I# d! I: v1 ^0 d7 w( G
& Q' ~6 V# ~4 Q" Y4 B
3 t# @) H# k! O( j
& Y# L! R: E" Y7 q0 R. e( f/ j7 p, b: A
3 `5 ]5 ~% t9 j, m: l" K
7 W j, @/ y5 H" N
" G4 t; I: H! \% T1 E
% b. C+ c! J$ i$ x" j4 l
o' B8 {. ^( V* E, k6 N和小的进给量
U8 O, K5 I$ p5 P. Z$ z4 z! e7 [0 V5 ?) p0 c. Z
0.1mm/r& ^- e7 m8 b' V: t: H: C9 _8 U2 J
}' a& a& s/ V3 t/ N" I。& ]4 Z% P- {) v m* B
5 ?6 @" L5 {, J7 m+ A1 V 2 n7 N9 M) R$ L4 K( o
3 e) k6 _7 w/ Z {: Y0 o3.
6 Z- m6 V" u0 [, E9 X+ w( y- y3 k5 h+ Q, j6 _
5 N; l; t: f: s7 ?( Q5 L9 l% z5 M* {- g- g% i5 \# r2 [
圆弧面加工. Y) u9 F9 S6 L
& V" V; \( l6 G' u" i* V
3 L$ A! s. l, x7 v
+ a1 s" D t, o- C- X车削外圆、内孔及总长时,在普通车床上加工较经济实惠, $ J1 p& s! R# {& W
1 Q( r- r/ ?- e5 Q3 R, A但圆弧面在普通车床上加工尺寸就不易保证,所以辊轮的圆弧面由数控车
* L, n; i& t% B( f# ?7 E5 F" q0 _% a9 @ Q
床来完成。针对毛坯余量不均,材质硬,编程时通过增加走刀次数,设定
( W' C& j# D% @& ^, X, F; x+ Y' J; ]2 L
低主轴转速、小进给量。针对砂眼、气孔易使刀头崩刃的情况,编程时每
; g. y. t+ q2 r* H$ \" l2 g6 @, Q& v7 Y5 p2 C/ e
走一刀前设置程序起点,避免每次走刀崩刃后加工程序“从头开始”如此
6 x* a7 G" O* B ~/ j
" F- U& e. Y0 a6 A3 }) S) ~4 i y可节省大量时间,减少“无用功”来提高生产效率。4 L6 i2 `4 L7 _) D, f9 H
( |2 \6 b; z/ i2 M) B, i# x
6 s D1 p& {& @/ v9 p6 x2 l
- B1 C5 ~" t/ ?+ U$ |
粗加工时其加工表- z- C# M9 \1 G
. |: ^- s1 e, U5 K
面余量不均匀,毛坯表面有硬皮,因此应选尽可能大的切削深度,而切削* A+ N Z, m. g: a x
) u9 t% `5 N* w/ V4 f4 R
深度越大,其产生的切削热量就越高,刀具承受的切削力就越大,为使刀, o) x% @' ~" ^* S% |) z/ H8 P& D
$ s& t2 G! b5 r- J; a
具能承受足够的压应力,4 V3 k- B+ ^ f4 V4 X+ g) n
8 @- k/ l6 V( S& G8 Z; ^
采用负前角和负刃倾角(0°~
0 V; `3 Z7 w# V' P0 C
6 K. S$ f, ]1 A, S-
& N7 ?9 Q# ^+ s. r, e8 L. |" [9 C$ ]3 ~: |
5°)来增加刀具的
: x/ }! B9 @& w8 K" {
& H) H" [$ s+ k$ N刚性;后角一般在
9 l" Q8 s; [$ i* P0 L/ ^" Q) Z' r" _& \
6°~8°之间,主偏角在
( P/ ?; J$ ~' V6 L% X( }
* h* I( Z+ {3 T10°~30°之间,副偏角在
& n7 {9 w; J4 J* I0 y0 O9 Y C
% r4 _/ }) g/ Y& E! r( e10°~15°之间。因毛坯硬度高,散热性差,故在粗车时还是采用了低速8 ^0 }. K' U, p1 M- L
7 B* n+ ]& L8 y8 a4 g9 P" |
(80r/min)) y1 _5 H# G1 U7 l
( F; O2 m* ?8 _. Q7 H, u2 K9 z) s+ N: x; R0 b
7 J- a6 u) V' F, |小进给量
9 K" Q+ R" N0 ~- m# Q! F( U8 Z6 |4 ^
(0.15mm/r)
z& [3 ]/ \$ a# N4 `, |: T$ Y( M5 |) h3 K. c
来适当降低切削力,, m, r& R7 Y8 I7 g! r: i
, M% W8 y4 R+ Y6 f" i6 v7 u% ^
切削深度选在4 J0 o8 M( \7 [( E, d
9 _. h8 t8 P7 _9 o- A. A7 j
27 A: w- q: {; A1 E
: ~- v' P( m8 Z1 o+ X7 k/ u- s3 X
~
P" ?) h- d, `( I# z" K
2 X% k' M& o% U- A4 h3 {5 Y9 P3mm
8 `) f. d6 u) P+ s, R% ]9 Z. H: x# v- ?: F) |4 ^
之间。 ^0 b1 O& j! R$ T/ q
% G8 s6 Y3 h2 j, E' ~( w9 N! F
6 L$ A1 e* @6 S1 f$ Q2 e* s8 i3 ~9 F' K+ c+ b' V5 O- P
3 / l5 z& j) o/ }6 S
- r) Q+ n1 y/ O9 y
结束语% ?; o* e, b$ Z7 t
, P* B! B9 ^$ E2 E . \' N" _3 c+ L {5 f' O# J
9 q" s4 c- C. B, H& ~) Q# t p
通过不断反复地实践和经验积累,2 F: v' U J' g$ L: T, c. N
8 C% ]8 G4 r) K9 g2 j7 g7 u' k- X
生产效率有了很大的提高,6 u* x% p. L+ t+ R9 W
, f- s" c1 p4 ]* h2 K
从开始时的每日
/ D5 a! p9 m) s5 k A' s+ U2 Y2 ]" r" q! A
5
6 D$ r$ d- O1 z
% I% S+ ]- P5 d2 j0 j% f3 Z* z2 q~2 d C+ S4 c5 R* N0 a% |* G5 Z
0 t+ C2 n' Z4 ?- Y& L+ [
6% @( Y! S' }% `( C E+ Q
m1 x+ g. ]- V: i E3 S( w; P件到目前的每日, e' j( ~4 c- K4 J# Q, j c
6 B4 i' c- i0 }2 S% ]
15
, G% y O* F* C& e% z, W6 d; S6 ^6 S8 ~
~7 k4 C: f& A) v. E2 D' o
' n# ^! O% r2 m$ a% s9 U" M
16
/ H, }5 @+ L0 k& f) F2 s7 x9 N
3 i A9 N/ m$ Y' y" ^# Q F件,
$ p. [6 Q8 r/ N1 G
" y; q3 Y, X, U3 f% [扣除成本和折旧每年为企业净增利润
. x( a- Y% M2 ~& L, ^) r8 \$ d; d1 k+ W" g9 |2 F! L0 [4 v
9
7 Y5 H2 B$ k x' j! M9 l, x; u% W c3 N+ q5 ]- G
万余元,
! V {# Y4 ]* o0 g2 ?4 k
' o1 }% o; }! \- Q攻+ E! Q1 T5 y$ s2 G8 P3 N
" J! [4 E, y# C) `
克了高硬度耐热材料的车削加工难关。
" E5 g! }( q" O6 C1 g: n) K) Q( W- N1 {; z* ?
! n% k' W X& x) p- R: ]8 ^ w
! f) n6 x# O! V9 D. ]- L . k1 k0 j. d) H: U0 Q/ [ x# B; B. L
! q( u3 x, Z5 Z# ^: w3 n; r7 u2 j
# m8 }7 z' d8 \: @5 c1 { |
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