易切削钢（精选五篇）
易切削钢 篇1
易切削钢是主要供自动机床进行高速切削制接机械零部件用钢, 其特点是硫、磷含量较一般碳素钢高出数倍。由于硫、磷含量的增高, 增加了钢的易切削性能, 从而大大提高机床的切削速度。随着制作业及汽车行业的快速发展, 国内数控车床的使用量近年上升很快, 易切削钢的使用前景良好。易切削钢可分为硫系、铅系、钙系等类型。近年来随着全球对环境意识的提高, 相对环保的硫系易切削钢需求越来越大。为适应市场的需求, 南钢也研发硫系易切削钢, 通过近几年生产实践, 南钢第二炼钢厂硫系易切削钢质量性能稳定, 受到广大客户好评, 在市场占有率也得到很大提高。
1 冶炼工艺难点
1.1 精炼工序Mn、S成分波动大
此钢成分波动较大, 随着氧位的下降, 钢水中Mn、S元素增长较多, 给成分配比造成一定的难度。
1.2 化验难度大
在没有开发易切削钢之前一般都是化验低硫钢, 易切削钢是高硫钢 (比原来要高一个数量级) , 用光谱化验曾遇到一些技术问题。需要碳硫仪化验, 另外, 由于低硅、高氧, 钢样上容易出现麻点, 化验困难。因此, 化验周期比其他钢种长很多, 有时需要打好几个样子才能化验出来, 对生产节奏影响较大。
1.3 氧位控制难度大
钢水氧位高, 冶炼过程氧位反弹大, 需要控制好终点氧位, 氧位过高, 容易产生气泡;氧位过低, 造成钢水发粘。因此过程氧位控制难度较大。
1.4 增S过程控制难度大
(1) 利用转炉脱硫率低的特点提高人炉钢铁料中硫含量, 采用高硫铁水+高硫废钢或硫铁合金并配合在钢包加硫铁或喂硫线的方式。优点:出钢温降较小, 缺点:在出钢时要等钢水终点成分出来后配加含硫合金, 生产节奏受影响。
(2) 在出钢时向钢包加硫铁。优点:不影响生产节奏、出钢温降最小, 缺点:因硫磺熔点低、密度小收得率不稳定, 而且部分硫被钢液和空气氧化为二氧化硫, 污染环境。
(3) 直接在钢包加硫铁合金增S, 优点:不影响生产节奏、吸收率稳定, 缺点:合金加入量多导致出钢温降大。
1.5 水口结瘤
研究表明钢中夹杂物呈球形或纺锤形有利于钢的切削性能。含硫高易切削钢在用连铸方法进行生产时, 添加钙可改善硫化物形态。钙作为特殊脱氧剂, 与氧化铝形成复合钙铝氧化物, 在此基础上包裹一层较软的钙锰硫化物, 有利于提高切削性能和力学性能。[1]但由于生成的Ca S和Ca O-A12O3非金属夹杂物在水口处沉积, 易造成钢包水口、中间包水口结瘤而使水口堵塞, 影响连铸生产的正常进行。
2 冶炼工艺研究与对策
2.1 S含量及Mn含量的控制
硫系易切削钢S含量较高。为保证钢的表面质量以及降低钢的冷热脆敏感性。冶炼过程对S的控制非常重要。通过多次工艺试验, 摸索出一整套的稳定钢水S含量的工艺参数:即以炉前添加硫铁合金为主, 控制钢水S含量, 进线、LF炉微调为辅调整S含量。减轻钢水S含量溶解不均匀, 降低S偏析;由于碱性渣有较多的自由O, 因而具有较大的脱硫能力。但为保证硫的分配比, 熔渣又必须有一定的碱度, 故改变造渣工艺, 造低碱度渣, 可保证钢中渣子不吸收硫或少吸收硫。
2.2 解决化验节奏问题
(1) 每次取双样, C、S成分用碳硫仪分析, 其他成分用光谱分析, 节约化验时间;
(2) 采用专用取样器;
(3) 适当提高硅含量。
2.3 钢中氧含量的控制
对于易切削钢, 合适的氧含量可以促使钢中的Mn S呈纺锤形或椭球形, 有利于改善切削性能。然而, 易切削钢中的氧含量并非越高越好, 氧含量过高会影响铸坯的表面质量, 产生皮下气泡, 并且氧化物夹杂含量高对磨损不利, 最终也会影响成品的性能。
经过试验, 通过对钢水活度氧的控制来达到成品材全[O]的要求, 对不同的钢种采用不同的脱氧方式。摸索出钢水脱氧工艺控制方法。主要通过精炼站喂线脱氧确保出站活度氧 (20~40) ×10-6, 缩小连浇炉次的氧含量差距 (见表1~2) 。
从表1、表2可以看出, 改变脱氧方式过后, 钢水进LF炉的氧位有很大下降, 且出站氧位比较稳定, 炉次间氧位差较以前小。
2.4 增S方式
通过不断生产摸索, 南钢第二炼钢厂最终采用直接在钢包加硫铁合金增S方式, 在LF炉微调S成分。为了避免出钢温度低, 提高转炉出钢温度。
2.5 解决水口结瘤
(1) 确保软吹氩时间, 使Ca S和Ca O-A12O3复合夹杂物能充分上浮;
(2) 采用保护浇注;
(3) 水口选用大型号水口;
(4) 严格控制钢包与中间包的钢水温度, 保证钢水过热度在25~40℃之间 (随着中问包钢水的温度降低, 水口堵塞的频率增加) 。
2.6 钢中Mn/S比的控制
控制好Mn/S是控制该钢成分的关键, Mn S的含量是影响硫系易切削钢切削性能和加工性能的主要因素, Mn/S的高低对Mn S、Fe S的生成数量以及分布形态有着较为直接的影响.对钢材的组织分布和机械性能的影响比较明显;所以适当的Mn/S控制, 可以减少非Mn S夹杂物的存在, 有利于易切削钢的轧制和改善切削性能.Mn/S控制最佳范围在3.0~5.0[2]。
通过合金加入量及S含量的控制, LF炉依据钢水S含量添加Fe Mn合金微调钢水Mn含量。确保钢中Mn/S比在3.0~5.0。对钢中硫化物夹杂进行了有效变性, 提高了切削性能。
2.7 连铸坯质量控制
易切削钢是世界三大难以连铸的钢种之一, 其连铸工艺开发的难点主要在于:易切削钢的高氧含量、高硫含量大大降低了钢水表面张力, 使钢渣分离困难, 造成钢渣混卷, 形成大量表面及皮下缺陷, 甚至漏钢。使连铸生产难以进行:易切削钢中Mn、O含量高, 高温下会与耐火材料中的某些成分发生理化反应, 使耐火材料侵蚀。在连铸生产中造成溢钢或中间包漏钢等现象;易切削钢钢液粘度大, 流动性差, 为保证其可浇性必须提高浇注温度。但同时易切削钢又是裂纹敏感钢种, 必须采用弱冷制度, 这些相互矛盾的要求使易切削钢由模铸工艺转变为连铸工艺非常困难。一度成为连铸工作者的难点[3]。
因此结晶器保护渣也是影响铸坯表面的关键因素。通过试验研制开发了一种高碱度易切削钢连铸结晶器专用保护渣。该渣加入了一种特殊的还原剂。通过还原剂与弯月面处S、O反应, 生成的硫化物和氧化物为保护渣吸收, 降低了弯月面处S、O。同时该渣在使用中保温性好, 粘度较低。结晶器传热均匀, 润滑铸坯能力好, 没有出现因润滑不良导致的漏钢情况, 铸坯表面质量和内部质量基本满足大生产要求。
3 结语
南钢第二炼钢厂自研发硫系易切削钢以来, 经过试制、小批量生产、批量生产三个阶段。已成功开发出SUM23HS、1215MS、CN1215B等硫系易切削钢。连浇炉数由7.17炉提高到11.03炉, 摔坯量由0.74t/炉降到目前0t/炉。从开发的整体情况来看, 该厂硫系易切削钢的生产工艺成熟, 也得到了用户的认可和好评, 用户需求不断扩大。
参考文献
[1]张景宜, 李子林, 段贵生, 刘社牛, 石成刚, 苏晓峰.易切削钢生产工艺技术探讨[J].河南冶金, 2007, 15 (4) :30~32.
[2]Rama Bommaraju.易切削钢连铸坯纵裂及凹陷的成因及预防[A].第一届欧洲连铸会议译文集[C].弗罗伦萨:1991.81~389.
易切削钢 篇2
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
a.QSN750光电直读光谱仪:附分析间隙为4 mm的定距规及直径为6 mm、顶端为90°的圆锥钨棒,德国OBLF公司;
b.S3SL-350 砂轮机:附有粒度为0.420 mm的氧化铝砂轮片,江苏砂轮厂。
1.1.2 试剂
a.氩气:纯度为99.999%。
b.标准试样:德国OBLF公司系列标准试样。
1.2 仪器分析条件
QSN750 光电直读光谱仪的分析条件见表1,内标线与分析线的波长见表2。
1.3 试验方法
用砂轮机打磨表1 中试样的分析表面,使其平整、纹理一致、干燥、无气孔、无裂纹和无污染;然后将试样置于QSN750 光电直读光谱仪激发台的激发孔上,将激发孔完全覆盖,在仪器工作条件下,用仪器内置火花源激发试样并进行测定。
2 结果与讨论
2.1分析条件的选择
2.2.1氩气压力的选择
在氩气放电时,氩气压力影响氩气流量乃至相对光谱强度。按1.3试验方法,改变氩气压力,在光电直读光谱仪工作条件下测定被测元素的相对光谱强度值。试验表明:氩气压力<0.3 MPa时,氩气流量达不到分析要求;氩气压力为0.3~0.35 MPa时,氩气流量在可控范围10~12 L/min内,相对光谱强度值较高;氩气压力>0.35 MPa时,氩气流量超出限定值。因此,为使相对光谱强度高且稳定,选择氩气压力为0.3 MPa。
2.1.2 氩气流量的选择
为了在分析锰、硅、铅元素的同时分析碳、磷、硫元素,避免空气对测定结果造成负影响,试样的激发放电过程需要在惰性气体(氩气)保护气中进行,钨电极与试样之间空隙中的激发气氛与分析结果的准确度有很大关系。按1.3 试验方法,改变氩气流量,在QSN750 光电直读光谱仪工作条件下测定被测元素的相对光谱强度值。试验表明:氩气流量<10 L/min时,火花室中的空气和由试样激发分解出来的氧化物排不干净,引起扩散放电,激发不完全,导致相对光谱强度偏低;随着氩气流量的增加,相对光谱强度增加;氩气流量为11~12 L/min时,相对光谱强度最高且恒定;氩气流量>12 L/min,激发试样的火花产生跳动,相对光谱强度不稳。因此,为了提高分析准确度且使相对光谱强度稳定,氩气流量选择11 L/min。
2.1.3 预燃时间的选择
试样中元素被激发产生的相对光谱强度不能立刻趋于稳定,必须等待一定的时间。为了获得稳定的元素相对光谱强度,按1.3 试验方法, 改变预燃时间,在QSN750 光电直读光谱仪工作条件下测定被测元素的相对光谱强度值,得到相对光谱强度与时间曲线,即“预燃曲线”。由试验预燃曲线可知:随着预燃时间的增加,碳、硅、磷、硫的相对光谱强度基本不变,只有锰的相对光谱强度随着时间的增加而逐渐增长,当达到40~50 s时基本恒定。为节省氩气,所有分析元素都要满足灵敏度高、相对光谱强度值又稳定的要求,折中选择预燃时间40 s为宜。
2.2 制作工作曲线
制作工作曲线的主要步骤如下。
a.进入QSN750光电直读光谱仪的管理员程序;
b.复制工作软件和外层工作曲线,另存为易切削钢工作程序;
c.建立标准试样数据库,并将标准试样插入到易切削钢工作曲线中;
d. 在工作曲线程序下,按1.3 试验方法,于QSN750 光电直读光谱仪上自动测量标准试样中元素的相对光谱强度,以相对光谱强度为横坐标、待测元素与铁元素的质量分数比为纵坐标绘制标准工作曲线。标准工作曲线方程见表3。
e.对易切削钢元素工作曲线进行最小二乘法干扰拟合校正,由计算机软件自动完成,结果见表4。
f.为安全起见,仪器工作曲线在仪器内部存为内层工作曲线和外层工作曲线。内层工作曲线隐藏,不可随便变动;外层工作曲线可视,可以更改。只有将新制作的易切削钢外层工作曲线参数下载到内层工作曲线后,才能被QSN750 光电直读光谱仪识别,易切削钢分析程序也才能运行使用。
3 试样分析
按1.3 试验方法对易切削钢标准试样进行6 次平行测定,测定结果的相对标准偏差<3%,测定结果见表5。
按1.3 试验方法对易切削钢试样进行2 次平行测定,并与化学测定方法对比,结果见表6。
4 结论
试验结果表明,易切削钢火花源原子发射光谱法的精密度和准确度均均符合国家标准分析方法(GB/T 4336-2002 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱法、GB/T 20123-2006 钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法、GB/T20125-2006 低合金钢多元素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法)的要求,适宜于易切削钢的分析。
摘要：以金属固体为上电极、钨电极为下电极,用火花源原子发射光谱法测定易切削钢元素含量。通过试验对氩气压力、氩气流量、预燃烧时间和工作曲线进行了考查,从中选择最佳工作条件,以保证测定结果的准确。结果表明,碳、硅、锰、磷、硫、铅的测定范围分别为0.020%~1.50%、0.010%~2.50%、0.050%~2.00%、0.005%~0.15%、0.005%~0.35%、0.005%~0.35%;对易切削钢标准试样进行分析,各被测元素相对标准偏差(n=6)均<3%;用易切削钢试样进行光谱分析与化学分析的对比,结果表明火花源原子发射光谱法测定易切削钢元素含量的再现性符合国家标准规定。
关键词：火花源原子发射光谱法,易切削钢,元素
参考文献
[1]机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会.化学分析[M].上海:上海科学普及出版社,2003.
对马氏体时效钢切削性能的研究 篇3
近年来, 金属材料的发展可以说是空前的, 出现了超硬硬质合金、超硬铝合金、超高强度钢等冠以超字头的形形色色的金属材料。这些性能优良的材料使制造新型装置和具有更高性能的机器成为可能, 但加工这些材料时, 却会出现刀具急剧磨损、工件表面质量恶化、生产率极低、有时甚至无法加工等现象。尤其是在航空航天领域里, 一些难加工材料 (如不锈钢、钛合金、高温合金、超高强度钢等) 的相继采用使常规的刀具已无能为力, 传统的切削刀具受到了强有力的挑战。因此, 探索难加工材料的切削性能及变形机理, 研制更合适的切削刀具材料是非常重要的。
马氏体时效钢属于超高强度钢, 是以超低碳 (一般碳的质量分数为0.02%～0.03%) 的Fe-Ni系合金为基础, 加入Mo、Co、Al、Ti等合金元素的合金钢。由于其力学性能优于其它超高强度钢, 尤其是强韧性的配合较好, 因此正日益广泛地用于弹、箭、宇航、压力容器、精密模具以及大负荷工作的结构件中。由于该钢的力学性能与化学成分决定了其具有切削抗力大、切削温度高、切屑长、断屑困难、刀具磨损快等特点, 故可切削性差, 属于难切削材料, 因而对该类钢的切削性能进行研究和探索显得尤为重要。
本文即对18Ni马氏体时效钢热处理后的性能进行了研究, 进一步探究了马氏体时效钢难加工的原因。
1 马氏体时效钢概述
马氏体时效钢是目前强度级别最高的金属材料之一, 它以超低碳马氏体为基体, 以弥散析出的金属间化合物为强化相, 因而可以在保持较高塑性和韧性的基础上达到超高强度。到目前为止, 以18Ni型为主要代表的马氏体时效钢在国内外航空航天及其它运载工具上得到了广泛应用, 达到了减轻结构重量、提高整体性能的目的。
18Ni型马氏体时效钢具有高强度和高韧性的良好配合, 其中18Ni (200) 、18Ni (250) 、18Ni (300) 已在军事和商业中得到了广泛应用。虽然18Ni (350) 在强度超过2 300 MPa时其塑韧性偏低, 但仍具有较大的应用范围。
2 18Ni钢的热处理和力学性能分析
2.1 18Ni马氏体时效钢的热处理
2.1.1 固溶处理
采用长度为250mm、直径为Φ25mm的锻造棒料, 先在820℃保温1h后空冷, 获得含固溶合金元素较多的超低碳板条马氏体, 测得硬度为HRC32。
2.1.2 时效处理
首先, 将固溶处理后的试样分别放于450℃、510℃和550℃的炉中保温3h进行时效, 时效处理就是让固溶在马氏体中的合金元素脱溶, 析出金属间化合物Ni3Ti、Ni3Al、Fe2Mo等, 弥散地分布在马氏体中, 并与马氏体保持共格关系, 产生时效硬化效果, 分别测得硬度为HRC56.0、HRC58.2和HRC56.0, 由此得出18Ni钢在510℃时效的硬度最高。然后, 再将固溶处理后的几个试样分别在510℃进行1h、2h、3h、4h时效处理, 分别测得硬度为HRC57.5、HRC57.9、HRC58.2、HRC58.9。将时效后的样品制成金相样品, 腐蚀后在大型光学显微镜上进行观察, 发现随着时效温度的升高和时效时间的加长, 深色马氏体束中的白点增多, 即时效产物增多。18Ni钢510℃时效1h、3h显微组织分别见图1、图2。
2.1.3 时效处理后的力学性能
通过拉伸和冲击试验测得18Ni钢在510℃加热时效3h后的力学性能, 见表1。
表1中, σb为材料的抗拉强度;σ0.2为材料的屈服点;δ5为材料的断后伸长率;ψ为材料的断面收缩率;aK为材料的V形缺口冲击韧度。
容易看出马氏体时效钢在力学性能方面的优越性。这种优越性不仅表现在马氏体时效钢具有高强度, 而且更主要的是, 马氏体时效钢在有足够强度的情况下仍然具有良好的韧性和缺口强度值, 这意味着马氏体时效钢在高强度状态下使用时仍有良好的安全可靠性, 同时也表明马氏体时效钢在继续提高强度方面还有很大的潜力。马氏体时效钢的σb为2 423MPa, HRC58.2, 可切削性达9级, 因而属于很难切削的材料。
2.2 切削性能分析
18Ni马氏体时效钢固溶处理后应为马氏体组织。马氏体中的高密度位错是不均匀分布的, 存在着低密度区, 为位错提供了活动的余地。另外, 由于该马氏体中碳、氮原子的浓度很低, 使得被钉扎的位错数目减到最少, 也就是说仍存在大量可活动的位错, 同时位错活动的自由路程也相当大, 因而表现为具有良好的塑性, 可以产生滑移变形。与切削脆性材料不同, 在一定的切削条件下, 切削18Ni马氏体时效钢不会产生挤裂切屑, 而是带状切屑, 材料将流经第二剪切区进一步发生剪切变形。
(1) 时效钢马氏体转变温度Ms为200℃～300℃, 在如此高的Ms点下, 必产生自回火现象而析出第二相。
(2) 18Ni的显微硬度测试表明, 积屑瘤的显微硬度比基体高出近2倍。这除了冷作硬化作用外, 还可能是由于该马氏体是过饱和固溶体, 剪切变形使切削区温度升高或剪应力集中, 从而诱发第二相析出, 发生应变时效硬化。
(3) 板条马氏体束与束之间是大角度晶界, 马氏体经过第一剪切变形区时, 处于易于产生滑移变形位向的晶粒优先产生滑移变形, 但从金属整体来说, 变形是连续的、相容的, 必然要求相邻晶粒发生转动以协调变形的过程, 在变形系统内会产生附加的弯曲应力, 可能使马氏体束与束之间的大角度晶界发生局部失稳, 萌生裂纹, 并不断扩展连接, 为形成积屑瘤创造条件。
(4) 由于马氏体转变的有限性, 很可能在马氏体内仍有很少量的残余奥氏体没有发生转变。另外, 还可能有没有固溶的合金元素, 存在金属间化合物, 使时效钢固溶后组织为多相。极少量的第二相分布于马氏体内, 对积屑瘤的产生可能是极为敏感的。
3 结论
切削固溶态马氏体时效钢时, 自回火和应变时效析出是产生积屑瘤的主要因素, 它是金属表面质量差、刀具磨损的主要原因;时效态主要是由于弥散分布的细小金属间化合物显著提高材料的抗剪强度, 使不易产生分离点, 它是切屑长、断屑困难的主要原因。本文对18Ni钢时效处理后的组织、性能作了分析, 初步找出这类钢难切削的原因。当然, 在实际中要真正解决难切削的问题, 还需要作不懈的探索和努力。
摘要：马氏体时效钢是一种超高强度钢, 在航空航天领域应用广泛, 但其切削性很差, 会引起刀具急剧磨损、工件表面质量恶化, 且生产率极低, 有时甚至无法加工。主要以18Ni钢为例, 通过对钢时效热处理的分析研究, 揭示时效钢的切削性能特点。
关键词：马氏体时效钢,时效态,切削性
参考文献
[1]朱静.18Ni (350) 马氏体时效钢时效结构分析[J].金属学报, 1986, 22 (4) :A 304-A 309.
[2]何毅.超高强高韧化马氏体时效钢的研究[D].沈阳:中国科学院金属研究所, 2002:15-17.
易切削钢 篇4
高速球头铣刀铣削起伏曲面淬硬钢试件, 沿着试件起伏曲面切削过程中, 刀具与工件的接触部位发生变化, 铣削淬硬钢试件的上坡型面时, 刀具前部参与切削, 在铣削淬硬钢试件的下坡部位时, 刀具后部参与切削, 当主轴转速不变时, 刀具切削上坡型面与下坡型面的切削厚度变化规律不同。如图1所示, 行距方向为垂直纸面向里, 刀具铣削上坡型面时, 切削厚度的变化规律为由小变大, 而刀具铣削下坡型面时, 切削厚度变化规律为由大变小, 切削厚度变化规律不同, 导致上坡型面切削状态为逆铣, 下坡型面切削状态为顺铣。
高速球头铣刀处于逆铣状态时, 切削厚度由小到大变化, 高速球头铣刀切削刃并非绝对锋利, 由于球头铣刀刃口半径存在, 在切入状态时切削厚度为零, 刀齿不能正常切入工件, 而是在接触面上挤压滑行, 当切削厚度超过最小切削厚度时, 铣刀进行正常切削。切削厚度变化规律如图2所示。
高速球头铣刀处于顺铣状态时, 切削厚度由大到小变化, 铣刀切入瞬时冲击较大。实现稳定的切削条件为实际切削厚度大于最小切削厚度。高速球头铣刀处于顺铣状态时, 给定的每齿进给量需满足最小切削厚度要求, 则高速球头铣刀实现正常切削。切削厚度的变化过程如图3所示。
2 铣削厚度与每齿进给量数学关系式的建立
根据铣刀几何接触关系建立铣刀切削厚度与每齿进给量模型, 考虑到刀具半径远大于每齿进给量, 即fz/R为极小值时, 刀刃的运动轨迹视为圆形, 切削厚度与每齿进给量关系式:
式中:hD为切削厚度;fz为每齿进给量;θ为刀具切削工件瞬时转过的角度。
根据最小切削厚度模型及切削厚度与每齿进给量的关系, 能反推出刀具在逆铣切入过程中挤压滑行的角度:
通过刀具滑行的角度可以推算出刀具与工件间相对滑行的距离, 可解算铣刀切削过程中形成的残留高度, 通过控制残留高度来获得较高的表面质量。
3 结论
高速球头铣刀顺铣时切削厚度变化规律为由大到小, 切入瞬时切削厚度与每齿进给量近似相等, 正常切削加工条件的判据为切削厚度大于最小切削厚度, 保证该判据的条件为每齿进给量大于最小切削厚度, 故顺铣过程中为实现正常切削, 需保证每齿进给量大于最小切削厚度。
高速球头铣刀逆铣时切削厚度变化规律为由小到大, 铣刀在切入工件瞬时切削厚度为零, 刀具与工件接触瞬间出现挤压滑行, 当刀具滑动角度一定角度时, 铣刀开始正常的切削加工。
摘要：高速球头铣刀切削加工起伏曲面过程中, 刀具在起伏区域铣削状态不同, 导致刀具存在顺逆铣差别, 刀具在顺、逆铣削状态, 刀齿切入初始切削厚度不同, 通过建立瞬时切削厚度与每齿进给量关系模型, 依据数学模型获得刀具在顺铣时正常切削的条件为, 每齿进给量大于最小切削厚度, 在逆铣条件下每齿进给量满足最小切削厚度要求时, 刀具与工件存在一段挤压滑行距离, 随着滑行距离的增加切削厚度变大, 当厚度增加到最小切削厚度以上时, 开始转入正常切削加工状态。
关键词：球头铣刀,顺铣,逆铣,切削厚度
参考文献
[1]孙婉婷.金刚石飞切最小切削厚度预测的研究[D].长春:吉林大学, 2011.
[2]景秀并.超精密加工数值模拟与实验研究[D].天津:天津大学, 2010.
易切削钢 篇5
淬硬钢是一种非常难加工的材料, 具有较高的硬度和强度, 其洛氏硬度可以达到50~65HRC[1]。因此, 在对淬硬钢的加工过程中, 面临很多困难, 如机床刚性、刀具磨损、已加工表面质量的保证等等[2]。探索加工淬硬钢新的方法显得尤为重要。
对于淬硬钢的加工, 目前常用的方法主要为磨削, 但由于该种方法加工效率低、成本高、污染严重, 材料表面易产生烧伤, 并且很难实现对于一些复杂的成型表面的加工。所以, 传统的磨削加工超硬合金零件的方法不能满足现代绿色制造发展趋势的要求。
近年来, 硬切削技术发展非常迅速, 特别是将硬切削与特种加工理论的结合, 为难加工材料的超精密加工带来了技术上的革新。相关研究表明:将硬切削技术应用在淬硬钢的切削过程中, 可以极大的改善了加工质量, 这样便可实现以车代磨, 缩短了产品的制造周期。
2 试验装置
试验目的:采用PCBN刀具对淬硬钢棒料进行外圆车削试验, 试验现场如图1所示。加工之后通过白光干涉仪测量淬硬钢已加工表面, 采集表面粗糙度数据, 分析工艺参数对表面粗糙度的影响规律。
3 试验结果与分析
待加工之后, 卸下工件, 测量淬硬钢已加工表面三维微观形貌, 如图2所示。
3.1 机床转速对表面粗糙度影响规律
从3图中可以看到, 在硬态车削淬硬钢的加工过程中, 曲线呈现连续上升的趋势, 这可以说明, 随着机床转速的增加, 工件已加工表面粗糙度Ra会有增大的趋势, 这主要是因为随主轴转速的提高, 前刀面与切屑间的摩擦时间变长, 剪切角变大, 引起已加工表面变形增大, 即表面粗糙度增大, 尤其是当转速达到250r/min后, 表面粗糙度有明显增加的趋势。
3.2 进给量对表面粗糙度影响规律
图中可以看到, 进给量对表面粗糙度有较大的影响, 具体表现为, 随着进给量f的增大, 工件的已加工表面粗糙度值Ra都会急剧的增大。这是因为一方面, 随着进给量f的增大, 刀具切削工件所产生的切削在宽度上面会有一定的增加后, 切削力也有相应的增大, 机床以及工艺系统产生的振动也会增大, 导致表面粗糙度值也相应地增大。另一方面随着进给量的增加, 使得切削力增大, 单位时间内金属去除量增多, 切削温度升高, 使得刀具磨损较为严重, 工件表面发生裂纹、破碎的现象增多, 这些原因使得表面粗糙度值增大。因此在选择切削加工参数时, 为了得到较高的加工表面, 应适当选取较小的进给量。
4 结论
在硬态车削淬硬钢过程中, 工艺参数对表面粗糙度有较大的影响, 其中以机床转速和进给量影响最为明显, 为获得良好的加工表面, 应选择合适的切削参数。
参考文献
[1]钟国晋, 陈五一.立方氮化硼刀具精车淬硬钢[J].机械制造, 1990 (10) :18-20.