刀具角度的变化与工件材料与加工情况的关系
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一刀具角度的变化与工件材料的关系
1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择
加工灰铸铁材料时,有利于切削加工的条件是:硬度低(一般为HB=170~241范围内)、抗拉强度低、塑性小,因此切屑变形和切削抗力小。
不利于切削加工的条件是:铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层,局部的白口铁,铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷,这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷,必须增加刀具切削部分的强度,前角应选得小些(前角选择范围10°~0°之间)。
又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑,切削抗力全集中在切削刃上,刀尖区域内散热性差,为了增加散热面积,应选择较小的主偏角(选择范围75°~45°之间)。在不影响刀具强度条件下,应适当加大后角(选择范围6°~12°之间),以减少后面的磨损。
2、加工不锈钢(1Cr18Ni9Ti)材料时刀具角度的选择
由于不锈钢材料又粘又硬,切削时不利因素较多,困难较大。根据不锈钢又粘又硬的特点:首先选择合理的刀具材料:YG8、YW1、YW2。由于不锈钢材料的塑性大,因此切屑变形大,切削力也大,为了便于加工,应选择较大的前角(选择范围15°~30°之间)。为了增加刀具强度,加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦,又不影响刀具强度,后角应选在8°~10°范围内。
不锈钢冷硬性强,塑性变形大,故应选择较大的主偏角(选择范围90°~75°之间),可根据加工余量选择,加工余量大时,主偏角小些,加工余量小时,主偏角大些。
不锈钢材料粘结磨损比较严重,应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液,防止刀瘤的产生,减少刀具磨损,延长使用寿命。
先进刀具举例——不锈钢(1Cr18Ni9Ti)外圆粗车刀
〔刀具特点〕
(1)由卷屑槽形成的前角r=20°~25°,因前角较大,功率消耗较少。
(2)刀刃带有2°~3°、宽为0.2~0.3的棱边,增强了刀刃,适于大余量加工。
(3)刀刃低于刀面0.15~0.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上,自动断屑。
(4)由于卷屑槽较大,故不太耐冲击,所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。
(5)加工表面光洁度可达▽4。
〔使用条件〕
(1)适用于C620或C630车床。
(2)切削用量:切削速度v =50~100米/分,
切削深度t =2~10毫米,
走刀量s =0.2~0.3毫米。
(3)加工直径Φ50~Φ120毫米。
〔注意事项〕
(1)卷屑槽宽度3~5毫米,随切削深度的大小选定,随t增大而增大。
(2)λ=0°~8°加工零件余量不匀时,λ宜采用大值,余量均匀时选用小值。
(3)只有刀刃比刀前面低时,方能断屑。
(4)由于不锈钢切削力较大,故刀具不能离刀架太长,否则会发颤。
(5)为增加刀具寿命,减少粘刀现象,最好刃磨后进行研磨。
3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择
黄铜材料加工特点是:强度硬度低,塑性小,切削抗力很小,看来这是有利于加工的条件,但是如果思想上疏忽,也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小,材料表面硬而光滑加上内部组织粗松,在切削过程中,当选用较大的前角,切削刃锋利时,容易产生“扎刀”现象。因此,刀具前角应选得小些(选择范围10°~3°之间)。
黄铜材料的导热性较好,热量大部分由切屑和工件传递出去,所以刀具主偏角可选择大些(选择范围60°~90°之间)。
4、加工铝合金材料时刀具角度的选择
加工铝合金材料时,有利的条件比较多:①它的强度硬度低,因此切削力很少,又因其塑性小,延伸率低。因此可以选择较大的前角(选择范围20°~30°)。②导热性能好,可降低切削温度。主偏角可选择较大些(选择范围60°~90°)。虽然加工铝合金材料有利条件较多,但决不能忽略它的不利条件。
下面就来分析铝合金加工的不利条件及刀具角度的变化:
(1)在切削刃处有局部高压高温区域又加上铝合金熔点低(659℃),因此容易产生刀瘤,使光洁度降低。为了防止刀瘤产生应加大刀具的前角。刀具前面、后面的表面光洁度亦应高些(一般在▽8以上)。在加工时,加合适的润滑冷却液(如肥皂水和柴油)。
(2)铝合金中含有硅(Si),而硅的化合物是硬度很高的质点,会加剧刀具的磨损,为了减少磨损,应选择较大的后角(选择范围8°~12°之间)。
5、加工淬火钢材料时刀具角度的选择
加工淬火钢最突出的特点是:硬度高,脆性较大。
根据淬火钢材料的加工特点,如何选择合理刀具角度进行加工呢?
由于淬火钢硬度很高,切削抗力很大,切削热也大,刀具磨损和崩坏现象比较多。为了改变这种不利状况,应增加刀具的强度。采取下列方法:
(1)应选择适合于加工淬火钢的刀具材料:YT30、YW1、YW2。
(2)应选用负前角(选择范围-5°~-12°)或正值刃倾角(5°~10°)。为了增加刀具散热面积,应减小刀具主偏角(选择范围60°~20°)。
先进刀具举例——淬火钢车刀
〔刀具特点〕
(1)刀片材料为YT30硬质合金。
(2)主、副切削刃均采用负前角,主、副前面相交处为一个凸峰,形成较大的刃倾角,刀尖强度比一般刀具大得多。
(3)刀尖圆弧半径(R=1~2毫米)比一般刀具大,刀尖散热性好,耐磨,提高了刀具寿命。
〔使用条件〕
(1)粗车外圆:v ≈30米/分,
s =0.1~0.2毫米/转,
t =0.7~1毫米。
(2)粗车内孔:v ≈25米/分,
s =0.1~0.2毫米/转,
t =0.5~0.8毫米。
(3)精车外圆:v ≈27米/分,
s =0.08~0.1毫米/转,
t =0.03~0.5毫米。
(4)精车内孔:v ≈22米/分,
s =0.08~0.1毫米/转,
t =0.03~0.5毫米。
〔应用范围〕
适用于在普通车床上加工硬度HRC62的淬火钢工件。
〔使用效果〕