发布日期:2016-08-26 11:27:32
随着经济的发展,新型耐磨材料不断涌现,为了更好地将新型耐磨材料应用于诸多工业部门的技术装备和关键零件,对耐磨铸件的加工精度与表面加工质量提出了更高、更新的要求。由于耐磨铸件材料本身硬度高,所以切削加工耐磨铸件时对刀具的要求也很严格,对于耐磨铸件难以切削加工的问题,本文结合耐磨铸件材料的加工情况,以车削和铣削加工为例,采用目前常用的刀具材料牌号进行了切削对比,总结经验如下。
加工耐磨铸件的常见问题:
加工高硬度耐磨铸件时,常采用退火后再进行车削加工,然后再淬火的传统工艺,生产效率低,工序复杂且生产成本高;加工耐磨铸件时常出现一些问题:
1、某些大型铸件单件加工时间长,刀具走不到头就已经磨损导致工件返工,影响加工效率。
2、铸件夹砂,气孔,白口等原因造成刀具经常崩刃,甚至出现“扎刀”,工件表面形成严重接刀痕甚至造成报废。
3、补焊过的毛坯件如铸铁、铸钢之类,焊缝部位硬度高,刀具经过焊接点时损害严重。
4、耐磨铸件本身材质硬度高,如高猛钢、高铬铸铁,冷硬铸铁等工件,没有高效率加工刀具。
针对以上问题,过去采用的是硬质合金刀具和陶瓷刀具,由于硬质合金刀具 的高温硬度不够,而陶瓷刀片和立方氮化硼刀片由于抗冲击脆性的原因经常崩碎,故一直没有满意的刀具用于大型耐磨铸件加工,之后推出的立方氮化硼刀具BN-K1和BN-S20,属于非金属年粘合剂,保持了立方氮化硼刀具硬度及耐磨性能优异之外,不易崩损,加工过程中具有优异的耐热冲击性和耐磨性,并且耐崩损性及高温抗断裂性能优异。
BN-K1和BN-S20刀具加工耐磨铸件的经验及加工案例如下:
案例一:高铬铸铁工业泵零件加工(如右图)
加工材料:高铬白口铸铁Cr26
材料硬度:60HRC
加工零件:耐磨腐蚀工业泵叶轮,泵体等
刀具牌号:BN-K1
切削参数:ap=3.5mm,Fr=0.1mm/r,Vc=75m/min
切削方式:干式切削。
BN-K1与陶瓷刀片的效果对比如下:
高铬白口铸铁是继普通白口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁。目前高铬铸铁已经是世所公认的优良的耐磨材料,在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛。举一个简单加工高铬白口铸铁的案例:用整体PCBN刀具车削渣浆泵叶轮外圆,由于叶轮有5枚叶片,故为断续切削。立方氮化硼刀具切削参数为:vc=75m/min,ap=5mm,f=0.1mm/r。切削过程中,叶轮每转一周刀具要承受5次冲击,一次走刀一个刀刃要承受3000多次冲击。切削结果显示:立方氮化硼刀具切完一个工件后没有产生断裂破碎,一片刀片相当于25片陶瓷刀片,充分展现了其耐热抗冲击性能,不仅大大降低了刀具的使用成本,而且使生产效率提高了5倍。
案例二:耐热耐磨钢铸件车加工(如下图)
加工工件:建材机械用铸造耐磨钢零件
工件硬度:37-45HRC;粗车加工余量4mm
硬质合金610:切削线速度19m/min;走刀量0.25-0.3mm/r
立方氮化硼刀具BN-S20:切削线速度65m/min;走刀量0.25-0.3mm/r
加工效率提高三倍,原来硬质合金刀片磨一次加工2件;立方氮化硼刀片每 个刃口能加工27件。单件加工成本降低30%。
案例三:高锰钢铸件的机加工(如下图)
1、粗加工时用立方氮化硼整体聚晶刀片BN-S20,吃刀深ap=2-3.5mm(根据实际加工余量,BN-S20刀具最大吃刀深度可以超过10mm);走刀量Fr=0.25-0.8mm/r;线速度v=85m/min 。刀具耐用度:3小时/刃口!刀片能旋8次-12次使用,一个刀片可用三个班。
2、精加工高锰钢时,用立方氮化硼刀具BN-S20,吃刀深ap=0.5-1mm;走刀量Fr=0.15mm/r;线速度v=135m/min 。
从以上粗精加工高锰钢的案例可以看出,BN-S20刀具牌号在大余量拉荒粗车时表现出很强的抗冲击韧性,可以大余量切削,遇到夹砂、冒口、表面不规整等铸造缺陷时,刀片不会崩刀;在半精车和精车时,由于BN-S20采用非金属粘合剂,导热性和硬度比普通CBN刀头更高,刀具的寿命更长。
案例四:耐磨铸件堆焊后加工及修复加工(如下图)
对机床的主轴转速没有要求,BN-S20刀具并不需要非常高的切削线速度,可取45—130m/min即可;在加工高硬度堆焊层和补焊工件时,不需要对不规整的工件表面进行修正打磨,可直接断续切削坑洼表面。在车削加工补焊后铸铁件时不需要冷却液。