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如何选用数控刀片对制动鼓加工工艺进行改进

发布日期:2020-05-25 11:07:25

导读:HT250制动鼓车削加工面光洁度一般要求Ra1.6以内,由于切削面的粗糙度限制,一般都采用立方氮化硼材质的数控刀具(非金属粘合剂类立方氮化硼)加工。

  HT250制动鼓车削加工面光洁度一般要求Ra1.6以内,由于切削面的粗糙度限制,一般都采用数控车加工制动鼓,常用刀具品牌有硬质合金涂层刀具和立方氮化硼材质的数控刀具(非金属粘合剂类立方氮化硼),相对于硬质合金涂层刀片来说,非金属粘合剂立方氮化硼数控刀片耐用度高,对切削温度的惰性更强,在数控车床或加工中心,采用较高的切削线速度,不但能提高HT250零件的加工效率,而且能获得更好的光洁度(粗糙度)。以下是从机加工角度分析如何提高HT250制动鼓车削加工的光洁度。

加工制动鼓时对于数控车刀刀片的要求:
  采用数控车床加工制动鼓,决定加工效率和加工质量的有两大途径:一是装夹方式和整个数控加工工艺,二是数控刀具的选择及其切削参数,在固定的数控车床设备和加工工艺基础上,提高制动鼓的加工效率和加工质量,只能在数控刀具选择上找思路。
  HT250由于切削面的粗糙度要求Ra1.6以内,所以直接导致制动鼓报废率和次品率的增加;而且,由于精车时为了获得较好的切削加工面粗糙度,只能增加换刀频次,不但影响制动鼓加工效率,而且导致刀具费用增加。

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刀具材料对HT250制动鼓光洁度的影响:
  1,最早使用CNMA150616型号硬质合金数控车刀片对HT250材质制动鼓进行车削加工,切削参数为:普通立车线速度130m/min;数控立车线速度300m/min;合金刀片每个刃口能加工5件后粗糙度开始下降。车削加工面的光洁度如下图。

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  BN-S30材质刀片对HT250制动鼓光洁度的提高:
  采用BN-S30牌号立方氮化硼刀片(菱形刀片),采用数控立车加工制动鼓内孔刹车面时线速度为300m/min(粗车时由于动平衡原因,可采用250m/min),机夹式车刀的主偏角角度为95度,粗糙度明显提高,加工表面非常亮,如下图。但立方氮化硼刀片磨钝后,粗糙度开始下降,制动鼓内孔加工面出现环状光带,而且在切除制动鼓内孔止口部位时,容易撕裂工件边缘,造成制动鼓废品风险。具体解决办法见下文。

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  立方氮化硼刀片刃口的重新设计进一步提高光洁度并解决工件边缘被撕裂拉毛问题:
  BN-S30牌号,属于非金属粘合剂立方氮化硼刀具,材质本身已经最大幅度延长了使用寿命,所以需要对刀片刃口结构进行设计并采用半锋刃处理,以解决常规立方氮化硼刀片因为负倒棱的原因造成的制动鼓切削边缘的撕裂风险;而且由于切削力的的降低,刀具寿命达到硬质合金寿命的12倍。于此,只是立方氮化硼刀片本身基材(BN-S30牌号)和刀片刃口处理的结果。而此刃口处理基于BN-S30牌号刀具基材具有韧性好的原因。BN-S30牌号在加工灰铁零件时,除了刀具寿命提高外,通过采用锋刃处理能够获得更好的表面光洁度,而且解决了刀具切出时,制动鼓止口部位和上端面边缘撕裂问题。

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  刀片形状及刀尖圆弧角对切削效率和粗糙度的影响:
  仍然采用BN-S30牌号立方氮化硼刀片,刀具型号从菱形改为正方形刀片,同时增加刀片圆弧角一倍,效果:1,刀片刃口数量从4个提高到8个,刀具使用成本降低一倍。2,刀片的R圆弧角度增加一倍,在相同光洁度要求下,走刀量提高至0.75mm /r;生产效率提高了40%。
  注意:只是对于刀杆与刀片的装卡位置和刀片形状进行调整,不用重新做工装、卡具。原来的加工工艺和走刀路径不变。

注意事项
  重新设计的CBN车刀,需要机床具有足够的功率承受0.75mm/r以上的走刀量。如果机床功率不足,在同样的走刀量前提下,因为刀尖圆弧角相当于修光带的作用,HT250制动鼓切削光洁度能达到Ra0.8左右。
  BN-S30牌号立方氮化硼刀片因采用非金属粘合剂,对切削温度的惰性更强,所以刀片可在线速度为50—1500m/min任意状态下切削,如果使用在数控车床或加工中心,采用较高的切削线速度,不但能提高HT250零件的加工效率,而且能获得更好的光洁度(粗糙度)。
  本文以HT250制动鼓加工为例,浅析了灰铸铁的车削加工光洁度,此方法可延伸到其他灰铸铁材质零部件,但需注意灰铸铁的铁素体含量及石墨等级影响机加工表面光洁度的可能性,在此不再赘述。

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