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发表于 2013-7-14 10:40:50
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高硬度耐热材料车削加工的实践
, V5 S* @) a4 \% Q3 c/ z8 F1 m6 C1 X# V, g9 B7 y* ^
" c" s0 K$ M1 I& f! K3 a# }
4 Q# R5 s4 Y! z7 T7 i! C! M( j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
6 w, [, q- @6 O$ b
: Z; v3 W: V4 v) _. ~* I6 }* S$ @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
. ~7 V: c* }% n
2 A7 r4 J; H( |$ W6 n0 K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
$ t" L7 ?/ @% V# ?& i5 v) I/ }0 t+ T3 Q" p+ @1 ` t1 r/ X
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
4 l6 k% U$ a7 v! R( O# p4 |9 l$ q G0 x/ M# N S& H1 j
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
( J* x1 |! ~ A3 r4 J! S! i s3 \/ U4 }2 S
铸造缺陷，且硬度可达1 k- l$ Q& p. R/ m" T8 m- D
" _" D) C4 @8 A$ |' s
50
; |) a1 z% P9 l* V M- ^; J0 Q7 K r9 {/ R# c$ Z* o0 _
～
, p; }+ A- `' k* _- ]) h
' @ h$ ?8 [! ~9 D" K% f60HRC8 g0 b2 l) v1 d% X
0 \! P8 H6 H7 l
，加上辊轮
) @( ] Y5 y, g9 b0 w2 p. d j+ n, W/ j1 a
(: F6 P( L# P7 e8 D; _
5 r$ i b9 P( Z" f& P# D/ n3 h: t
如附图所示
# n8 F) u( Y9 E4 v+ c
+ e0 J7 F, c* B. k)% R; u0 P% l5 {9 W
- Q7 c1 T( I: S t- r5 [
同轴度要求较高，这 e. P5 `, q5 ?/ V
N$ b: A6 D* z, U0 ~/ \给车削加工带来了极大的困难。& i# r( b2 }) f( e0 W; [* v
, w$ ?% q4 x: o) [5 ~4 G
, L- `$ J3 [* n: t3 V5 R" A7 j- x: _! z/ V0 N) F
1 6 a- {+ P2 ]; E* B& @% h: f
; t" ~+ o3 {. a4 o( ~合理选择刀5 D% _6 d* k1 V# O8 o# z( v. F5 F
2 Z) u( o& P: k. c# K3 ]6 ^- g
具牌号$ Y/ q5 Q& [' F2 \ B, N { g
4 ]! Y, ~: R; \
8 j# f% A! g1 p7 ^. L3 B
! {/ j! k {! V7 n7 B辊轮材质的强度、
( J: ]5 I$ K$ p
! h) j0 M8 l; R硬度已达到' C- B: Y2 O! a ^5 L
3 Q; Q2 T6 _3 d' [; m: n普通硬质合金刀具
5 r/ d2 L6 K9 y8 x% f, o$ F: \3 P' m% p9 U
(YT)
( j: v7 R5 Y7 [1 T$ F o v p9 e# h5 W2 A. n% h7 f, n
的强
8 e. e" u p2 G; D' A: K: N0 p
' x5 d4 ?8 f8 ^8 H* K% v度和硬度，
* O" c% F% |1 T8 n$ t" y+ d' F( k2 d, I/ }; B5 m. Z* a( B
故普通刀具根本无6 e' l" H, Y3 ]7 f, M) M
" Z; b) w# `2 ^; q; x
法正常切削，
2 p: G; }4 d# f1 J% F) L" ]( R( G9 G7 R1 ?- S2 |
虽然可以通过调0 t7 k! u9 A# O( k( P3 u
/ ^/ _* \7 ^9 [$ B! S质处理适当降低硬度，
' K X( A! P& s1 e K7 z% u
e. e- A B2 T# a3 A& i9 s! C便于切
' c9 S, t5 T1 z& I) p9 d% c Q
' L( L4 U0 _% J1 R. `$ Q削加工，, e3 l+ c7 V7 G. b/ F2 O
+ [ v) h0 P! U- f1 b* f3 r, Z0 K
但成本太大，
# }( g' a; t' Q7 L, P" `, }
( h% D5 p( T9 h+ Z- r) l周期较
, i1 d# @& m/ Y2 ^( X8 N
7 K- @6 d& Y6 f! J5 k8 y长，4 L# f& y O3 Z
0 |, o* O5 F8 R% `! O, |8 L( q因此还是选择了铸态直接
U! B/ }% H: O4 u7 i6 T
8 ~6 |# j( X/ i$ Y* B- W加工。$ P% Q: A* [# d0 j8 H
0 n0 ]$ y3 E) n4 `) d9 [1 T
通过对各种高硬度刀具
5 |* `5 [% O8 z1 B$ t% |- m1 {) x" Q, v5 b
(* e7 W ~3 q# a
/ L7 v, N- {% K9 `( a3 o包括陶瓷刀具和进口刀具
, |0 X0 s- B3 e" D: s+ W) p3 ^
4 }- e7 q, U6 t: u+ G)0 l! f4 k6 G. ?* r3 ~9 R8 ]) q
" o' }6 G, `6 Y1 R0 j
进行试切加工和反复比较，
* `1 H/ M9 Q# Y9 D1 u
3 z$ \; B: X9 Z+ e最
b1 O. R7 `- E$ F9 X- |2 x/ M& B" {, _0 Q+ o- f
后选定了硬度和耐磨性均符 " L% z7 ~4 w. F! C! i* Q3 X1 C- L
9 r4 `; U3 M$ ^! d
合切削要求且价格相对较低的! X, F3 O# a) s4 ?7 J. V
0 h# \/ O, _+ Z- t; |/ p
YS8: T9 {9 \4 d$ C4 A" ]7 q, D
+ O2 f; u% M( |' L3 O: `9 B' b
牌号车刀进行车削加工。当然对于使用后需修
: F1 A" D% \1 Y. F4 f5 k2 H2 C3 [% D
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，
+ k! w; X2 D8 t \! T! _) Z+ w, p- W7 f# r: B( J! }2 D
YS8
% l; [. n' S$ a$ x% P* `
2 q7 P% q- A2 t$ i也: [' S6 J1 F6 g/ I# B0 z
% n& X9 [% j) O4 i
无法切削的情况下，我们采用陶瓷刀片进行修复加工。
* i+ U& H# [6 |. |7 o
* c6 b1 H( H* n 3 y3 C( \# W! a& L6 F* O3 h1 U/ F
; e7 n7 k; }! `) s
2
$ o& H1 T+ _- k8 U% d8 b/ B( @) ^# T% _1 P8 w
合理选择刀具几何角度和切削用量
8 i; U& [# ^6 @: Q, P- |3 C7 a* C) C
; Z' P# ^8 C* I' u8 p: z, n& z/ }) g0 H6 S4 A/ a% d* D5 i
因为毛坯中有相当的' v- o' O: S+ r- _
" w* Z7 N: [+ qCr
# Y ?* M" T4 d9 M
- z; L9 U) D# t，- @. |6 G' L/ k% `
1 e' p- s3 n) l6 E% Z
Mo$ [6 O5 B8 q) S+ l9 R) Q1 {
" z4 O2 J: {. u% Y3 X9 Y
等元素，其塑性好，强度、硬度高，变形抗力大，切: [8 }9 \2 T2 ^$ X" i2 {# f1 G- C
" T/ @. k8 Z9 X8 s( ~ [
削力比普通钢材高( x w2 i9 X9 G5 x
+ T0 O9 j) K( g5 e4 n, P
22 l2 e; N4 Q. h, i
/ C9 L/ ^; z; V7 D/ Z～. i1 o! U% N U8 i! ]! Y9 M- V$ u
' B' Y- H3 a; ]# o0 r4 m3* q) F, {' _- o7 P v+ R- u
# {& F. E+ L9 C8 f: J9 H
倍，
4 ~5 `1 _. h& {% s5 g3 P H! L/ [. T
( r9 {! S5 O* e' B6 U切削热也随之增加，! `* M! m1 d, b6 l
# |" h2 w" _8 { \6 ^. M3 B导热率低，
a& _5 q* C5 }# t* R/ Z, A
J X- v' A$ `4 a+ \散热困难，6 O/ ~# z( r% U6 p* Z
/ h+ Z5 H9 L; a/ S7 G4 y6 ?6 n0 k
切削区温
q5 Z7 k. L! J2 G8 ^: g" s' E- q. I# J: s3 C
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、$ g i0 V4 \2 S. y7 [, a. Y
+ [7 C; b) {2 _' u' ?, `2 h
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，1 ^: q0 ^2 i* z) s. u
' ~ |- R& [+ j
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8 a: A8 T5 b' } @+ O1 ^
. |) ~/ P2 n" ?) Q" {9 J7 m! c# h5 l
理选择切削参数来改善切削加工过程。/ {( f# b/ [/ U% F1 K
/ \2 P/ U4 y4 R1 c' D; |" m ! K- s7 L' F! \- T2 q
$ c' \ C2 o1 a: F! D! `7 u3 V
1.8 c4 v' h& N: H7 r, ?& d
: @3 T5 W& u1 @0 r- r
$ V" S9 \/ i( f0 r% X
( e) L: x: {# y4 y, K& w粗加工; `( J4 ?( l! v
$ o; c% n: x) ] D) X0 t; D J
# W5 d/ M1 e2 `' ]5 k* q/ p1 c5 p2 _
2.
3 q7 C& F/ T" I- X8 P/ m, N* t" E. }& v' A6 P: s
- \3 o+ W7 n I. c5 O* d
1 a A+ M3 b% s5 j* f4 N3 K
精加工
0 w t) Y% o0 Y
( F3 z7 |* E/ p" t
) a* T @# O6 e8 `+ W$ W( R0 d# a; E) }1 z/ q
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 ; s5 \$ |9 h4 F$ `
% R: O1 l4 z7 ]. D: c* _1 q: q量，采用较大前角，
+ @6 T9 N7 }( ^& A2 H( A9 w% i8 i5 A" Z* f, F
后角取大值: o( s/ M! A! o6 q0 C
5 o4 {, z. ]- C0 o4 _7 R# s
10°，
* v# x$ n' ~9 t, }5 V8 N6 a- ~4 C! c! c* H! q4 P: O
尽可能减少刀具与工件的摩擦和挤
. j# t2 f& P9 j, ~" a3 l3 ]+ E- i9 g* q8 e9 f0 I2 L2 h& `
压，
/ |8 {/ }. |4 ~/ H# ]2 {5 S+ G( `! R* h) Z0 T
以提高工件表面加工质量，6 B- L/ v) m1 S, j. i7 D$ q$ K
, ~. n# W7 I) l7 d2 _主偏角在
( n8 Z b. m& E% ]9 c/ P5 Z% o: ^1 h6 K' B2 z
10°～30°之间；
* o7 O# i' ^3 B2 p$ t
0 H+ B( O" W2 P9 m* K副偏角在
c% @8 f+ f3 O/ N$ c: _+ M6 W7 V/ I+ X) |
5°～# Z1 E7 g" `0 W* R: @/ w. }
# D) l, O1 m$ I: l7 u( I
10°之间，
5 r( m2 }. l& z: e; e% B6 F4 ~* G9 Q6 d: ?3 d0 t
为了避免切屑流出划伤已加工的表面，9 s/ H. Z5 g+ m3 x- H
8 ?2 y' @0 e, v M. H; l% U7 G+ Q采用正的刃倾角取
& P4 T1 a2 \9 u4 x0 h& M; @% _: A
) k' \7 v1 [& \; Z7 D0°～7 H8 Q8 _$ N0 R P: A( b. x+ l* _3 w
" |) f1 a" w+ W' {5°之间，采用较高的主轴转速; q/ B2 U3 o; N+ e8 m6 `5 n
7 b, O3 A" z* d) P, V
(120r/min)+ c, x- r' p% B. E0 o/ g) z4 o
* ~2 L5 S4 {7 ]，小的切削深度% w' A+ k% R3 _$ c' {5 ^
" Y0 K) ~% i9 X6 f$ m(0.2
7 Y+ ?+ ~0 l1 p
6 W, \ l( f$ U# Y～
& y1 E# v# \8 I. ?0 E
8 T& e/ B8 m V7 P. {# H6 t z& K' \# v! ^, c1 {/ L" D
z+ l/ R0 g6 Z5 H4 F
' ?/ [. z. W' c
$ ~& | \, [5 s! D8 O; ?: S/ v0 t. _3 \- Y$ K. L: ^8 f0 k
1 `. x1 ?, |# p8 x1 j
0.3mm) & F; s) i; {) T/ E* h
8 O$ ]$ g& u2 F5 m" `
! M- B" ~# l' A3 W( T/ k% G$ T
! G* g- x1 ~. s附图
+ r! j1 X2 x+ J+ V9 X) E( }2 Z9 n$ }: g8 r5 \1 r/ `& k
- T: K1 D: K. G3 B/ A. T
$ a+ s7 c+ _; N9 n1 a, v- j辊轮
. @! w" O7 S7 F7 I5 Y! i1 R1 L& i. J
. v3 @0 F3 m' b9 R
9 e/ Q) U( i! }3 n% q2 C
: S* ]% J' Y3 ~* U" m2 y; l' b% ?* V4 u6 e3 Z8 |
2 C4 G0 B; c& T# ~% v" E% @! E# V
+ M/ n( j9 L) `, S( V5 @& }0 ~4 G3 C" `3 j* k* x
% Q9 }) m% m5 a# j. a& s( J
% N: v: o8 b6 l; v1 U- ~/ q4 s. a0 m$ E
和小的进给量
$ l; Q7 j$ G' U8 F* ]3 `% @8 p- v# g% h: w) E" Q
0.1mm/r- F; t9 b3 |5 `2 o! M
$ w* S3 C" w. c$ U。- ~( j, T7 ^+ C7 `. E, {5 h
+ ]. Z( j4 f: a; {5 H4 Y5 D
. S" \3 P# f, v4 {0 P# y# _
/ L2 s* A; z) G" q3.& s+ R' ?" v7 l5 r+ h/ q
: g7 X2 r/ |0 r! R
0 P1 B2 A* @# P0 K3 o7 L. K, d9 ~8 I1 }% T
圆弧面加工
0 q" t9 R9 P! l
- Y8 ]9 @5 H0 ]3 o7 l3 g+ r& b P
: k/ W' K; _3 @" w" M# B8 Z) k2 l+ S! A b6 Q( }
车削外圆、内孔及总长时，在普通车床上加工较经济实惠， ! ^, Z) R& s* b( \+ h
% z4 o- R, A3 v( W5 z) Y% c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2 g) [3 s% ^; r. Q& c: |" M
& u4 [+ ~& g( B1 g% F) S6 Z+ N: O
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6 F: S" f; R7 O, y' n+ @! A
: t% a) f% ^& F! C0 r) y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
5 Y9 E& s: a8 B. n" I, x: L5 S# ?+ K5 y& \& V5 d1 v
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
^ G4 S, j5 s+ ~1 s' ^) v3 q# c$ }- a7 N$ A
可节省大量时间，减少“无用功”来提高生产效率。6 n- R& e# |9 f: C# C: i7 n$ U
$ v! W5 M: C, \0 X
- U4 M6 {3 p1 l( c; n: X0 H1 R: I. |+ W3 U$ @- \, T
粗加工时其加工表
1 I' k3 Q* G3 n* f% R9 Z, U/ ]8 Z- f. o/ v1 C; h
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" Z% k5 q2 f7 w+ v) |
+ F0 }) g) Q. j% M! H: F4 {1 g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
( K, Z3 ?7 E! I1 d. k
6 Y! G( p% n: q# h$ `" Y3 I2 ~具能承受足够的压应力，* Q6 E( p/ O# k }
- g& O) E2 c3 K+ k& r采用负前角和负刃倾角(0°～
9 o9 K8 F5 X! ~. L$ d; z6 g1 R- Z% i6 e, N9 P3 k4 k
-* G3 D! b/ C3 ~5 t) S
; N6 x, J t" c" J+ O5°)来增加刀具的
5 ?! c3 e* q, n! ], v6 i; ~$ H$ h
刚性；后角一般在$ _8 ]3 Z$ E0 f8 }, R% i! L1 ?* O
7 ]9 ~# _5 u" a2 c' ?: V, L) Z
6°～8°之间，主偏角在
! W$ v; k5 U; g0 O `8 z1 h( L6 {
10°～30°之间，副偏角在
5 L# d( |" U j* \2 _: P" k7 P6 P1 d3 y9 L* Z, F! W
10°～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4 S% Z2 ]. D ^. b4 X2 G. D7 }5 C! h
8 O/ F X8 K0 B: c* b! `, E(80r/min)+ F6 c, q7 p6 \. B% `, u3 b0 w c
# k9 Y6 ^- a6 i，, I9 ~) I2 i$ t9 T/ T+ s
( G" J1 @( |7 f6 T% \
小进给量. I8 j1 u7 b L5 T9 c( |" o! A
$ p2 `0 _! Z [5 O. S% M) S
(0.15mm/r)
, H) U9 N' r+ C7 b
* ^, x; M7 ?0 s1 a3 j# G8 H2 Z" [来适当降低切削力，3 f* R0 u# \0 ]3 j
# K C7 J+ [( a$ O( o& D切削深度选在 P v2 {4 |* [
# N8 v+ I. {9 m( _# a
24 Q- ^6 _2 g& t8 p1 ^3 G, w
! Q! u1 I0 O$ P6 o$ `: s～" Y, w+ o3 ~: U/ S+ b" [; S% K G
$ ?! }+ W! C# C2 s3mm
6 o" i: e+ ?2 |$ B5 G
( _( R$ Q2 N. s+ A" l之间。
/ n7 p; ]7 [4 {2 D0 }. |" E
& n! K. h: m8 }) B* h, p4 |+ `3 s ; l4 Q, v5 ^9 B+ } t) f/ M# X: a
; M' E3 s- I* D- T4 N% q3
" f) O b5 h" m1 J$ {! B8 Y* b3 k! j9 O5 Z* V
结束语
% ^+ B2 p1 b* m K6 ]* y; G* B; {9 }) A9 T
0 `/ T" k. H- [- b( u
' j0 Q1 ?% I+ I* Y% E+ i
通过不断反复地实践和经验积累，
- e' E$ L4 B! N) W3 R7 v
, G( t" p, X2 p) P* G生产效率有了很大的提高，
3 w I$ e" L5 ?) {+ r. Y( N/ y' G7 ~" Y
从开始时的每日' I1 e$ C5 t6 P( {
# a& I5 r Y- n# i3 ?* a; Y
5, G* Q: ]% ?) r
: F& Y$ S+ X- g～
1 X# M) \9 k# K4 f* ^% ~1 I9 u0 A
# c" e, A# A5 G, I$ b5 y6& z2 T8 S' s3 f
7 g; |- H8 Q& a9 b$ s3 v/ d
件到目前的每日) D* T1 e* `% Z s
6 E6 D' A3 m3 R6 J E) H
15
& L! O; W+ ^% e8 V! q% D* S j0 g n* a, X8 i/ Y9 a
～
9 ^# Q a4 u/ |. z! O8 s
" t/ n4 N9 J" t- c16- j" ~1 l) p) S4 |; j/ V
9 l! }& T1 K9 o; _7 j
件，
, d% t; O0 `9 P+ @6 e B: J3 a7 a2 }' U- w/ {. }; D- I
扣除成本和折旧每年为企业净增利润' m5 b/ Y9 D# C1 C
5 e1 U3 i" |/ E, {9
. y) }. L, a2 z8 E
, v6 G v0 z& N9 t4 F; l万余元，
7 M! ^ K. Y/ A2 E, }# w* e# l# B0 l
攻
# n% Z3 C9 Z, v/ g/ ^# ?) \ ~/ k0 U: i' ^% }- \2 Z9 N
克了高硬度耐热材料的车削加工难关。
8 @$ P- o* H5 N6 d
( Y: b+ c4 s/ \! B0 v }. {+ d' T$ F5 l
, P, U. h$ [% K/ p, I7 U% [) Z5 y
2 a( l8 P8 I. }$ a3 a7 s
7 O' ?0 v4 @: M F6 E 2 [0 F3 b) g/ D( i @
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楼主: 两仪机械
