精密硬车削与刀具优化
ＰＣＢＮ刀具
精密硬车削有替代磨削的谤人之赴，在一些岱司中已经成功应用．其它的一些公司也正在准备引进。然而，为了达
到所需要的加工要求，通常对系统中的所有组成部分都要优化选择。进一步的调壹结果显示．除了具有良好的加工条件
和优化的夹蘩系统以外，刀具材料的选择和刀具几何形状的设计，对于加工质量和刀具寿命也有很夫的影响：
中围分类号：１研文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（撇）Ｏ卜啪ｌ卜也
德国ｅ．ｖ．ｓｅｈＭ】ｋａｌｄ一的ＧＦＥ刀具技术和质量管理机构（一家从事产品生产和开发的公司）在精密硬车削领域所进行的研究，主要是普通＠ｃ机床加工零件，并不是那些专门设计用于精密硬车削加工的机床，所获得的加工表面粗糙度能稳定地达到磨削质量的水平（屉≤３脚）。为了达到这一目标，在每一项单独的加工任务中，对刀具加工条件和夹紧系统都必须优化。现已开发出回转体零件的具体加工方法。工件材料是１００Ｃｒ６（瑚Ｃ印±２）、９０ＭｎＣｒｖ８（册Ｃ５８士２）和５０Ｃｒｖ４（艘ｃ５５±２）。可加工零件的几何形状除了圆柱体外，还包括难于磨削加工的、具有复杂外形的工件以及各种类型的螺纹。
本文介绍了ＴＲＡｕＢ硎Ｄ３００车床上精密硬车削外螺纹的经验（工件材料：１００ｃ１６，硬度是艘ｃ６０±２，公称直径为≠２３ｍ）。
一、在普通数控机床上精密硬车削螺纹
本研究的任务是开发和优化一种用于工业领域的制造技术和刀具。研究目的是缩短生产时间、满足所需的工件质量以及获得最大限度的刀具寿命。第一步就是确定刀具和工件的特性以及与制造工序有关的产品特性。
刀具寿命评判标准是切削刃崩碎、刀尖角（Ｅ，）或刀尖圆角半径（Ｌ）超差。因为这些量值影响与刀具的
接触后角和螺纹根部的半径（Ｒ一＝０．１５ｒｍ）。
切削试验中使用不同刀具制造商生产的ＰｃＢＮ刀具．其中有?些是经过制造或改进后以满足使用要求的特制刀具。刀片的材料等级和几何形状各不相同。
通过反复改变刀具材料、刀具几何形状和优化切削参数，获得了最佳的刀具设计。后角ｎ。在乎～１妒范围内选取，而有效前角依赖于切削刃的构造，常常在酽～３驴的范围内选取。加工这种螺纹使用了专门开发的辅助程序实现的。
为了确保最适宜的加工条件，需要测量加工和空转时的振动。依照所使用的刀具材料等级，在试验中ｌ代ｌｌＩ爱凇｛１１所建立的最适宜的切削速度是％。＝１５０“ｍｉｎ，％：＝
１８０ｒ１１，ｍｉｎ。为了能够确保在≠２３ｎｎ的名义直径上的０．０２ｍ的公差，加工要在有切削液的条件下进行。切削刃的几何尺寸在ＧＦＥ机床上进行修正。
二、不同刀具的磨损机理
图Ｉ显示了具有相同几何形状、不同材料等级的６把刀具的寿命。不同刀具的寿命为３５０～２４００ｍ。应当注意的是，在一些情况下，被试验的刀具材料等级呈现出不同磨损机理，具有不同刀具寿命标准。
例如，对于某一等级，随着切削距离的增加，刀尖角￡，和刃尖圆角半径ｋ都急剧增大。然而对另一等级，仅在切削刃上发生了微小船碎。
如果某一材料等级显示出明显的高抗磨损能力，
就用该等级材料进一步做刀具几何形状优化试验。
根据几何形状不同，刀具寿命在２３４～２４００ｍ范围内变动（见图２）。在ＧＦＥ上开发的一种町视化系统，用于每加工一个零件后评估刀具的磨损状况。融．捌｛捌：轧．洲删灿赳叫』ｌ
习真材辑日其特祷
图１几何形状相同而材料图２不同几何形状
等级不同的刀具寿命的刀具寿命
三、工件质量极大地依赖于刀具材料及其几何形状
工件的关键质量指标都在螺纹上（包括外径、中径、内径、螺纹截形角、螺距）。同时，螺纹牙侧面的粗糙度和牙顶的结构也要测量。工件的尺寸精度和加工距离提供了刀具磨损特性的评价标准。
图３所示为使用上述６种等级刀具材料加工时，有效直径的尺寸偏差和加工距离的关系。
尽管突变是由于长时间停机造成温度变化而引起的，但总体上连续增加的趋势有时随刀具材料的不同有很大差别。而当切削距离增加时，尺寸偏差的变化
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