立方氮化硼刀具加工汽车铸铁件的加工方案
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汽车制动鼓加工刀具解决方案汽车制动鼓加工刀具解决方案制动鼓是汽车零部件中消耗品之一,一般由高强度灰铸铁或含有Cr的合金铸铁整体铸成,这种制动鼓结构简单、加工方便、热容量大,但质量较大,多用于中、重型汽车。
1、汽车制动鼓常用材料汽车制动鼓一般采用铸铁(HT250)材料整体浇铸而成,铸铁(HT250)具有一定的强度和良好的耐磨性,因此铸铁汽车制动鼓在车削加工中对刀具的要求相当高。
2、汽车制动鼓加工刀具常见问题汽车制动鼓加工,由于切削面的粗糙度要求Ra1.6以内,铸造成型难免会出现白口组织,容易导致制动鼓报废率和次品率增加。
所以加工灰铸铁(HT250)材质的汽车制动鼓时刀具一般常出现不耐磨、加工表面粗糙度不光亮的问题。
3、汽车制动鼓对加工刀具要求(1)刀具材料硬度高;(2)由于是铸造成型,刀具材料的耐磨性和抗冲击性要好;(3)工件加工后光洁度要高;(4)使用寿命长,降低加工成本。
4、汽车制动鼓加工国产刀具解决方案针对出现的这些加工刀具问题,引进国外先进立方氮化硼CBN刀具技术,我国研制出来汽车制动鼓加工中粗车、精车、连续-断续切削工序中的高性能国产刀具。
(1)汽车制动鼓粗车加工汽车制动鼓粗加工余量一般在0.3mm左右,采用数控车床加工制动鼓,对于批量件在加工过程中,主要是为了提高加工效率,使用国产的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S30,不仅硬度高,耐磨性和抗冲击性强,而且对线速度不敏感,可高效切削加工汽车制动鼓。
使用国产CBN刀具BN-S30粗加工之后精加工不需要换刀,减少换刀时间,因为粗加工和精加工本来三刀完成,用BN-S30可两刀完成,原因在于BN-S30可以大余量车削加工,之后加工第二刀完成图纸要求。
加工零件--制动鼓加工材料--HT250铸铁工件硬度--HB220-260刀具牌号:BN-S30CNMN120716切削方式:干式切削切削参数:ap=2.5mm进给量Fr=0.9mm/r>涂层刀具0.45mm/r切削速度Vc=280m/min>涂层刀具100m/min单刃寿命:75件/刃>涂层刀具5件/刃(2)汽车制动鼓精车加工精加工汽车制动鼓时,表面粗糙度和形位公差是加工质量的最基本保证,而加工效率也决定了汽车制动鼓等零部件行业的竞争力。
一篇文章让你读懂立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域随着现代技术和切削技术的不断发展,很多刀具材料相继出现,刀具发展由高速钢刀具—硬质合金刀具—吐涂层硬质合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。
其中立方氮化硼刀具1970年开始使用于切削刀具,并且由于其良好的加工性和可高速切削的性能,使之成为加工高硬度难加工材料的手选择刀具材料。
接下来就具体介绍一下立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域。
一、立方氮化硼刀具的性能(1)硬度高,耐磨性好:立方氮化硼刀具的硬度仅此与金刚石刀具,和金刚石刀具统称为超硬刀具。
由于其较高的硬度也使立方氮化硼刀具具有良好的耐磨性。
(2)具有很高的热稳定性:耐热性可达1400℃~1500℃,比金刚石的耐热性(700℃~800℃)高出一倍,是刀具材料中耐热性最高的,故可加工高温合金材料。
(3)具有很好的化学稳定性:与铁系材料到1200℃~1300℃不起化学作用。
(4)良好的导热性:CBN的导热系数(79.54 W/m.k)仅次于金刚石(146.5 W/m.k),随着切削速度的提高,CBN的导热系数也逐渐增高。
这有利于降低切削区的温度而减少扩散磨损。
二、立方氮化硼刀具的分类立方氮化硼刀具分为整体聚晶立方氮化硼刀具和焊接式立方氮化硼刀具。
整体聚晶立方氮化硼刀具是通体都是一种牌号—立方氮化硼,此刀片中间没有孔,属于机夹可转位刀具,需专门配置刀杆;二焊接式立方氮化硼刀具是只有刃口部位是立方氮化硼材料,基体是硬质合金材质。
此类中间有中心孔,其配备刀杆和硬质合金刀具的刀杆通用。
三、立方氮化硼刀具的应用随着切削技术的不断发展,立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度难加工材料的加工。
(1)立方氮化硼刀具可以车代磨,硬车削高硬度难加工材料由于立方氮化硼刀具具有较高的硬度和耐磨性,红硬性。
所以采用华菱超硬整体聚晶立方氮化硼刀具可以车代磨硬车削高硬度难加工材料。
(2)高速切削随着现代技术的发展,由于部分工件如汽车零部件刹车盘、制动鼓均属于批量生产,由数控车床铸件替代普通车床加工刹车盘、制动鼓。
立方氮化硼刀片可实现以车代磨加工淬火钢随着现代技术的不断发展,越来越多的高硬度淬火钢出现在加工现场,刚开始多数选择磨削方式作为最后加工工序,来保证淬火钢的尺寸和精度。
但随着刀具行业的不断研究、实践,最终研制出可以车代磨的车刀刀具材料—硬质合金刀片、陶瓷刀片、立方氮化硼刀片。
下面就具体介绍一下什么情况下适合以车代磨淬火钢及以车代磨淬火钢的刀具材料的选择。
一、什么情况下选择以车代磨工艺虽说目前已实现以车代磨工艺,但车削并不是完全代替了磨削加工淬火钢。
如淬火钢精度要求较高时可选择磨削方式,那什么情况下可选择以车代磨工艺,请看以下分析:(1)在数控机床上加工复杂的表面和几个复杂的表面,车削代替磨削工序可以减少1/3~2/3的劳动量,而且能保证很高的位置精度。
(2)形状复杂的内孔或小孔。
如采用磨削,要求砂轮的形状也相应复杂,有的时候无法磨削,这时采用车削最为有利。
(3)一个零件几个表面(外圆、内孔、端面、阶台、沟槽)都需磨削,这时采用车削,一道工序即可完成,可减去磨削用的工装。
(4)零件淬火后易变形和留余量小时易造成废品,这时可留余量大一些,待淬火后,再用超硬刀具切除多余余量,再磨削,以减少因变形大而产生的废品,此时可以选择韧性好的立方氮化硼刀片(非金属粘合剂立方氮化硼刀片)进行大余量硬车削。
(5)在加工载荷变动量很大的,困难条件下使用的表面高频零件,采用超硬刀具加工,工件表面组织和物理力学性能较磨削时好,可以延长零件的使用寿命。
三、以车代磨加工淬火钢的车刀刀具材料在一开始介绍了可以车代磨的刀具材料:硬质合金刀片,陶瓷刀片,立方氮化硼刀片,并对三种刀具从硬度和韧性上做出分析,其中立方氮化硼刀片是最适合加工淬火钢的刀具材料。
由于淬火钢经过热处理后的硬度高,属于难加工材料的一种,从硬度上来划分以上三种刀具适合的加工范围。
硬质合金刀片:由于本身刀体硬度低,故只适合加工硬度HRC45以下的淬火钢,低速切削效果较好;陶瓷刀片:众所周知脆性大是陶瓷刀片的缺点,只适合加工硬度HRC45-55之间的小余量的淬火钢,并且尽量避免断续切削;立方氮化硼刀片:由于具备较高的硬度和耐磨性,良好的抗冲击性能,故适合加工HRC45以上的淬火钢。
立方氮化硼车刀加工钢和铸铁时的磨损形态立方氮化硼刀具在切下金属切屑的同时,其本身也要发生损坏。
刀具损坏刀一定程度就要换刀或换刃才能正常切削。
刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。
由于立方氮化硼刀具高温性能好,其耐磨性高于硬质合金刀具,刀具磨损后,加工精度降低,加工表面粗糙度增大,切削力和切削温度增加,甚至产生振动,不能正常切削。
至于刀具破损,除发生微小的崩刃外,根本不能进行切削,因此刀具磨损和破损直接影响加工效率、质量与成本。
立方氮化硼刀具的磨损规律与硬质合金刀具的基本相同,磨损速度也是随切削速度的提高、进给量与切削温度的增加而加快,而以切削速度影响最大。
从加工钢和铸铁的磨损过程可知,其磨损过程分为初期、正常与剧烈磨损三个阶段。
当磨损量增加时,刀刃上常伴有微崩刃并且逐渐加大成较小的破损。
立方氮化硼刀具加工钢和铸铁时的磨损形态主要是(1)前、后刀面磨损。
前刀面磨成台阶(加工铸铁)或月牙洼(加工钢)后刀面磨成棱面;(2)边界磨损,加工铸铁时比较常见(3)微崩刃,是一种形态的刀具破损,但其大小在磨损限度以内时,刀具仍可继续切削。
立方氮化硼刀具连续切削钢件时,磨损的主要原因是伴随有微崩刃的磨料磨损以及粘结磨损,切削铸铁则主要是磨料磨损与微崩刃,而化学反应与扩散作用则加速刀具的磨损。
立方氮化硼刀具连续切削时,其破损原因主要是磨损,所以应根据加工方法和加工要求,确定合理的磨损耐用度。
由于陶瓷刀具具有良好的高温性能,最适合于高速切削,因而确定陶瓷刀具磨损耐用度时应充分考虑其优越性;同时陶瓷刀具适用于机夹可转位刀片,换刀比较方便。
对于要求严格保证精度与粗糙度的加工以及强制换刀的加工,应根据具体要求来确定磨损耐用度。
立方氮化硼刀具断续切削时,刀具损坏的主要形式是破损。
刀具的破损有早期和后期两种。
早期破损是切削刚开始或短时间切削后即发生的破损。
这时,前、后刀面尚未产生明显的磨损。
切削高硬材料或者断续切削时,最常出现这种破损。