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喷油嘴针阀体挖槽刀的国产化研制 大变位齿轮的磨机使用寿命长

在机械加工中使用的超硬材料刀具

超硬材料刀具目前主要有单晶金刚石刀具,聚晶金刚石(PCD)刀具,化学气相沉积(CVD)的金刚石刀具,聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具等。它不仅是加工高硬度材料的理想刀具,而且用超硬材料刀具替代普通刀具进行切削,可以实现铸、锻毛坯件的高速、高效加工和/或一次性完成粗、精加工。超硬材料刀具是完全适用于高速、精密和自动化加工的。尤其是在以车代磨、以铣代磨方面,它适用于成形、仿形及定尺寸的精密磨削,并使磨削质量显着提高、磨削效率得到数倍乃至数十倍的提高。它不但能防止工件表面烧伤、微裂纹、缺口、变质层过深等缺陷,而且能提高工效、降低消耗和磨削成本。它具有高效、低耗、适应性强、制造周期短等优点。目前已在汽车、摩托车、航空、矿山、电子、玻璃等行业机械加工中得到广泛应用。

  1.在机械加工中的的应用

  1.1在车削加工中的的应用

  1.1.1车削钢件

  加工淬硬钢时,超硬材料刀具能以车代磨。由于切削的深度比磨削高十几倍,可提高效率4倍以上,加工成本下降到原来的1/5。

  用PCBN刀具精车硬度高于45HRC的淬硬钢效果最好,切削速度一般为80~120m/min。高硬度工件切削速度宜取低值,如硬度为70HRC的工件,切削速度宜选60~80m/min。精车的切削深度在0.1~0.3mm,进给量在0.05~0.025mm/r,加工表面粗糙度为Ra0.3~0.6μm,尺寸精度可达0.013mm。若采用刚性好的标准数控车床,且PCBN刀具的刚性好、刃口锋利,则精车表面粗糙度可达Ra0.3μm,尺寸精度0.01mm,可达到数控磨床加工的水平。

  某厂原采用磨削工艺加工小齿轮,一班仅能加工100个;现采用PCBN刀具车削,切削参数采用:v=60~120mm/min,f≤0.12mm/r,ap≤0.1mm,一班能加工400个小齿轮。此外,分摊到每个齿轮的加工成本也有所下降。

  如用PCBN刀具加工渗碳淬火的20CrMnTi汽车变速箱同步器套拨叉(HRC58~62),切削速度V=150mm/min,进给量?=0.1mm/r,ap=0.2~0.3mm,刀具切削行程达到9.58km[2]。以车代磨后,效率提高4倍以上,加工成本降低为原来磨削工艺的1/3~1/2。

  荷兰Hembrug公司在MikroturnCNC系列超精车床上采用PCBN刀具精车淬硬EN21轴承钢(HRC62)、美国国家标准工艺研究院Y.KevinChou和ChrisJ.Evans采用SumitomoBN系列PCBN刀具加工AISIM50钢(HRC62~64)、英国DeBeers工业金刚石公司M.A.Fleming在DeltaTurn40车床上采用AMBORITEDBN45刀具车削EN31轴承钢等,都实现了纳米切削。

  超硬材料刀具加工钢件的例子还有使用长城机床厂的CK7820数控车床加工重型汽车变速器中的二轴的20CrMnTiHA3多档花键沉割槽(HRc58~63)、使用1A616机床加工矿山机械的45号钢Φ48h6传动轴(HRc42~45)[3]、在可无级变速的CA6140车床上使用PCBN刀具精密车削GCr15淬硬轴承钢工件(分别为30HRc、40HRc、50HRc、60HRc和64HRc)等。

  将经过特殊磨削的PCBN刀具用于超精密车床上,在切削深度为15~20?m、进给量为0.608?m/r转的条件

  下,切削加工表面光洁度可达Rmax=0.0254µm。在一般精密数控车床上切削不锈钢,可获得Rmax=0.2µm以内的表面粗糙度。

  1.1.2车削铸铁件

  加工硬铸铁时,只要硬度达到中等硬度水平(HRc45),采用超硬材料刀具刀具就会取得良好的加工效果,非常适合于大批量生产线上高速加工,在汽车行业得到广泛应用。

  发动机缸盖上的排气阀座,采用铜、钼高铬合金铸铁(HRC44)材料,其加工方法一般有铣、车两种工艺,大多在自动线上,与拉铰导管孔一道加工,v=71.6m/min,ƒ=26.5mm/min,ap=1.0mm,采用PCBN整体刀片加工,平均耐用度为1,200个阀座,加工表面粗糙度Ra0.4μm,锥面摆差≤0.05mm,刀具寿命高,质量稳定。

  在汽车发动机生产线上,灰铸铁缸体的缸孔精加工要求缸孔加工尺寸精度高、表面粗糙度小、稳定性好;由于生产线加工节拍快,要求切削速度高(通常V≥500m/min),刀具寿命长(加工孔数≥1000),且倒角、止口、粗精镗等多个工位的刀片寿命均应满足耐用度要求。采用PCBN刀具即可实现发动机缸孔的高速切削及高稳定性加工;其典型切削参数为:V=500m/min,f=0.2~0.4mm/r,ap=0.2~0.7mm;加工表面粗糙度Ra≤1.6μm,刀具寿命>1,000件。




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