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做座PCBN刀具铣削淬火钢时切削用量的选择

发布时间:2021-10-09 02:54:04 阅读: 来源:泵配件厂家
做座PCBN刀具铣削淬火钢时切削用量的选择

PCBN刀具铣削淬火钢时切削用量的选择

PCBN的硬度仅次于金刚石,对铁族元素具有高化学惰性,因此,PCBN刀具非常适合于淬火钢和淬火铸铁的切削加工。但由于其抗弯强度和抗冲击性能较差,在进行断续切削时,选择合适的切削用量,对于防止刀具破损,提高刀具寿命具有非常重要的意义。本文采用角正交回归试验法和单因素试验法,研究PCBN立铣刀精密铣削Cr12MoV等淬火钢材料时切削用量对刀具寿命的影响规律,以期为使用者提供一些选用该类刀具的参考数据。

1.试验条件

工件材料:Cr12MoV和45钢,淬火回火硬度分别为HRC和HRC;试验设备:X53K

立式铣床;加工方式:采用PCBN可转位圆刀片单

齿铣削;刀具几何参数:go=-10°,a=10°,ls=15°,刀片直径f14mm。

2.T-V关系试验

图1 T-V关系曲线

基于淬火钢高温软化切削机理,选择合适的切削速度十分重要,它可在切削区形成一定的切削温度,从而降低切削力,防止刀具破损,提高刀具寿命。本文采用单因素试验法进行T(刀具寿命)-V(切削速度)关系试验。

T-V试验的切削条件:ap=0.1mm,af=0.1mm/Z

,工件材料Cr12MoV,刀济南试金提供的絮用纤维制品拉力实验机主要有数显式机型和微机控制式机型具磨钝标准 VBmax

=0.3mm。切削速度V分为四档: 132.8m/min, 1使之做到本仪器装备1切正常工作频率值69.6

m/min, 212.0m/min,268.5m/min。T-V关系曲线

如图1所示。由试验结果可知,当V169.6m/min时,T

随V的升高而减小,此时T-V关系符合泰勒公式,

经回归处理,T=e7.489V-1.028

3. T-f(V, ap, af)关系试验

为了减少试验工作量,本文采用陈章燕所著《研究切削过程的新方法》(载于北京工业学院学报1989年第6期)推荐的角正交回归试验法进行试验设计和数据处理,各切削用量分别为:V1=169.6m/min,V2=268.5m/min,ap1=0.05mm,ap2=0.15mm,af1=0.08mm/Z,af2=0.15mm/Z。试验结果如表1及图2所示。

表1 刀具寿命的数据编码资料

图2 T-f(V, ap, af)试验点磨损曲线

采用《研究切削过程的新方法》介绍的试验数据处理方法,经处理后得到的刀具寿命公式为

T=e5.662V-1.358af-1.158ap-0.371

图3 刀具磨损曲线

4. 试验结果分析

从试验所得的刀具寿命公式来看,在切削用量诸因素中,铣削速度V对刀具寿命影响最大,进给量af次之,铣削深度ap的影响最小。因此,在使用PCBN刀具端铣淬火钢材料时,首先可选用稍大的铣削深度,但铣削深度的增加将使切削力明显增大,从而引起整个工艺系统振动加剧,严重时可导致刀具破损,因此铣削深度也不宜过大,本文推荐选用ap=0..2mm。如果工件材料的硬度和强度较低,机床刚性较好,ap值可取上限。

在用PCBN刀具铣削淬火钢材料的端面时,应注意进给量的选择,进给量选择不当是引起刀具破损的主要原因之一。对于60HRC的淬火钢,推荐使用af=0..12mm/Z。

从图1可看出,用动力煤价格从去年底的最低价翻了1番PCBN刀具铣削淬火钢时,切削速度存在一个下限,低于此下限,刀具将出现早期破损或寿命急剧下降。加工不同工件材料时,切削速度的下限值各不相同。一般说来,高合金钢(模具钢、高速钢等)在切削区发生高温软化的温度较低,低合金钢或普通碳素钢则较高。因此,加工高合金钢时,切削速度的下限值也相应高一些,本文推荐选用V=m/min;加工低合金钢和碳素工具钢时,推荐选用V=m/min。

作者对前述结果进行了验证性试验。工件材料为45钢,硬度HRC,切削用量:V=132.8m/min,af=0.32mm/Z,ap=0.1mm,刀具磨损曲线如图)所示。试验结果表明,当VBmax=0.3mm时,T=39min,可见用PCBN刀具铣削淬火钢端面时,只要切削用量和刀具几何参数选择恰当,即可获得比较满意的效果。

5 刀具磨钝标准

PCBN刀具铣削淬火钢时,磨损主要发生在后刀面上,前刀面的磨损相对较小,因此,刀具磨钝一般以后刀面最大磨损量VBmax作为标准。从图3可知,当VBmax>0.3mm时,刀具磨损速度显著加快;当VBmax≈0.25mm时,加工表面粗糙度开始变得不稳定(见图4)。综合考虑刀具寿命、加工表面粗糙度、刀片重磨的方便性和使用的经济性等因素,本文推荐PCBN刀具它具有透明、柔软、无毒的特点铣削淬火钢时的磨钝标准为VBmax=0..3mm。

图4 VBmax对Ra的影响

6 结论

(1)用PCBN刀具切削淬火钢的生产效率大大高于磨削加工,在本试验中,加工表面粗糙度均在Ra0..9 m之间,与磨削表面近似。因此,采用PCBN刀具加工淬火钢,完全可实现“以铣代磨”。

(2)在切削用量各因素中,铣削速度对刀具寿命的影响最大,进给量次之,铣削深度影响最小。

(3)加工硬度和强度较低的淬火钢(60HRC,sb>200kgf/mm ),本文推荐的铣削用量为:V=m/min,ap=0..2mm,af=0..12mm。

(4)推荐以VBmax=0..3mm作为PCBN刀具的磨钝标准,当淬火钢硬度较低而工艺系统刚性较好时,磨钝标准应取上限。

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