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浅谈不锈钢砝码的切削工艺
时间:2021/1/8 8:48:05 点击次数:215

浅谈不锈钢砝码的切削工艺 说明:

在加工玻璃设备零件时,有一批不锈钢砝码工件。这批零件材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢,毛坯直径216mm,长3109mm,粗车至212mm,长3104mm,两端需车加工长100mm、直径192/191mm两个台阶的焊接管头。

  1. 加工特性

1Cr18Ni9Ti在奥氏体类不锈钢砝码应用中是最有代表性的一种,具有良好的抗蚀性和耐酸性,韧性高、高温机械强度高,易冲压和焊接。此次加工的不锈钢管是热轧板卷焊管,表面黑皮在焊接部位与没有焊接部位的硬度不一样。其韧性大,切削困难,高温强度高、硬度高,切削时粘刀性很强,切削过程中易产生切削瘤;切削时导热率很低,产生的热量不能及时散发掉;加工时硬化现象很强,车削刀具易磨损;切屑不容易折断,易塞刀,易使刀具损坏;切削过程中的振动不仅会使工件加工表面恶化,也会加强不锈钢砝码的加工硬化,给切削加工增加困难。

  1. 加工参数选择

由于工件长度和直径之比近15倍,属于细长轴加工。工件本身刚性弱,容易弯曲和振动,不容易获得满意的几何精度,加工中的切削热容易使工件发生线性膨胀,产生弯曲变形,使工件车成多棱形。我们先调直毛坯件的弯曲度,加工时将掉头的次数增加一次,且车床尾座顶尖顶的不宜过紧,可在切削过程中随时观察由切削热引起的热膨胀,调整尾座顶尖的支顶松紧程度。本次加工的材料是热轧板卷焊卷材,开始时用切削普通碳素钢的刀具90°车刀和45°车刀,刀片材质为YT15硬质合金。但发现其主切削刃在工作时磨损非常快并有切削瘤产生,再切削下去便会产生扎刀现象,切削非常不顺利,只车10mm之多车刀就磨损坏了,几乎不能车削。之后改用主偏角为75°的车刀,材质为YT14硬质合金的刀片,加切削液切削(切削液为乳化剂),车床转速60r/min,进给量0.2mm,虽然仍出现主切削刃磨损且产生切削瘤现象,但比前一次能够加工的时间有所加长,达到30mm左右。分析出现以上的原因,YT15YT14两种硬质合金,抗冲击和抗振性能好,但耐磨性能较差。之后又选用通用性能较好的YW1硬质合金,90°机夹偏刀刀片进行试验切削,考虑到工件表面加工条件不是很好,YW1耐冲击和抗振性能低,我们把车床转速定为33.5r/min,背吃刀量0.2mm,加上切削液,但结果和前两次区别不大。

考虑到不锈钢砝码厂家太长(全长3000mm),料本身平衡不好,车床转速用60r/min。如果进给量小,加工时间延长,效率低;而进给量大,车刀磨损又严重,我们选择背吃刀量0.2mm,但加工效果不好。后又把车床转速降到30r/min左右还是不行,且车刀磨损更严重。过低转速反而使刀具更容易磨损,这种情况我们当初没料到。后把转速再次调高,但工件在切削时又产生振动。最后,把转速定在60r/min,背吃刀量为0.3mm。对于出现的问题,笔者认为刀具材质的选用没有错,原因可能是工件本身的黑皮硬和焊口回火处硬一点。切削时摩擦产生的热和加工时遇到冷却水突然温度急剧下降,使表皮的硬度增加,刀具承受不了。在切削液使用问题上,由于没能认识到它的重要性,开始使用的泵流量小,冷却效果差,工件加工时出现的热膨胀轴向延长,处理不及时而导致工件热变形弯曲,后来换一个大流量泵冷却效果非常明显,而且随时注意尾座顶尖工作状况并随时调整工件,热变形减小了很多。使用的乳化液浓度应浓一些,切削液流量大带走大量的车削热量,这样容易粘附在工件表面起润滑作用,使摩擦力降低,改善被加工材料的物理性能,使金属材料易于产生塑性变形。另外,机夹刀具的分屑槽都是现成的,不用磨,我们想是否变化一下刀具各几何参数会取得一些更好的效果。

笔者把刀具刀倾角变为正值10°以上,前面磨成月牙窝,分屑槽加宽为56mm,后角比普通车碳素钢大一些,有8°左右,按照以上的想法仍然使用热硬性能较好的YW1刀片按上面所表述的几何参数来加工表面,但这次切削液使用部位采用远离加工区域,让切削液只起到冷却工件、减少工件热变形的目的,但不冷却车刀,车刀主偏角采用75°~80°之间,刀具前面的表面粗糙度值磨得尽量小一些,切削刃口光洁圆滑,千万不要出现锯齿状。床头转速采用60r/min,背吃刀量用0.30mm,能粗车1.5m长,效果还可以。之后又选用不同的刀具角度和车削参数,采用适当的冷却方式多次试验。最终的各项参数是刀具材料为YW1硬质合金,车刀主偏角采用75°,刀具前角正10°,后角比加工普通车碳素钢大一些,8°左右,将机卡刀分屑槽加宽为56mm,仅对工件冷却,转速60r/min,背吃刀量0.3mm。取得了较好效果。3109mm长的工件换刀两次就能粗车完成。

  1. 结语

考虑到不锈钢砝码的加工特性,刀片只能使用热硬性能好的加上合理的切削角度,卷屑槽的形状冷却泵的加大流量才能比较顺利地完成不锈钢砝码的这次粗加工任务,虽然这次粗加工1Cr18Ni9Ti不锈钢砝码取得一点经验,但仍存在车刀刀具不能一次刃磨粗加工完成3000mm长工件的问题。从混合陶瓷车刀的性能来看,它是以Al2O3为基体,加入30%TiC制成的,以提高其硬度和强度,可以断续车削,适用于加工冷硬铸铁、有硬皮的铸件淬硬钢(3565HRC)和合金钢,抗热振性好,车削时需连续供应充足的切削液。新的刀具材料性能非常适合当初的加工情况。

上述是浅谈不锈钢砝码的切削工艺的详细内容!

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