朱喜軍 高令君 陳素艷 張國權(quán) 聞 博
(1.渤船機械工程有限公司,葫蘆島 125004;2.渤海造船廠集團有限責(zé)任公司,葫蘆島125001)
目前,高強度合金鋼抗咬合金屬特種材料,現(xiàn)有刀具及加工方法難以實現(xiàn)加工完整性,無法完成相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工任務(wù)。為實現(xiàn)加工,選用合適刀具,策劃合理加工參數(shù)。通過此次項目攻關(guān)總結(jié)了一套高強度鋼的加工方法。
材料特性:高強度合金鋼含碳量很低,Cr含量較高, 還含有 Nb、Al、Ti、Mn、Si等合金元素。這類材料有很高的硬度和強度。存在加工硬化現(xiàn)象,硬化層的深度可達切削深度的1/3或更大,比原來的硬度提高了1.4-2.2倍。前一道工序所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序的順利進行。
切削加工特點:此材料在加工過程中塑性變形大,使切削力增加,同時,加工硬化嚴(yán)重,熱強度高,進一步增大了切削抗力,切削力達到2500MPa以上,比45鋼高30%。切削時塑性變形及刀具間的摩擦都很大,產(chǎn)生的切削熱多,此材料的熱導(dǎo)率不高,大量的切削熱集中在切削區(qū)和刀屑接觸的界面上,造成切削溫度過高。切削不易折斷,易黏結(jié),形成積屑瘤,加劇刀具磨損,出現(xiàn)的撕扯現(xiàn)象使已加工表面惡化,且刀具易磨損。
合理地選擇刀具是保證高效切削的重要條件,根據(jù)高強度合金鋼材料的特點,我們要選擇耐熱性好、耐磨性高、與高強度合金鋼親和作用小等。首先選用W18Cr4VT和95W18Cr4V銑刀進行加工,一個刀片只能加工一個面,95W18Cr4V刀硬度、紅硬性、耐磨性較W18Cr4VT刀都有較大提高,但不能滿足要求。又選用W12Cr4V4Mo刀,含釩量增加,可在鋼中形成硬度很高的VC,細小的VC存在于晶界,可以阻止晶粒長大,提高了鋼的耐磨性,并且紅硬性更好,600攝氏度時硬度可達51.7HRC。只是強度3140Mpa,沖擊韌性2.5J/cm2略低,使用時要注意。
由于高強度合金鋼材料塑性、韌性較好,熱強度性高,切削時切削屑不易被切離。在保證刀具足夠強度的前提下,應(yīng)選用較大前角,因此前角取 γ010°-20°之間。加大后角能減少后刀面與加工表面的摩擦,但會使切削刃的強度和散熱能力降低,后角 α0取 15°-20°之間。 減小主偏角可增加刀刃工作長度,有利于散熱,但在切削過程中使徑向力加大,容易產(chǎn)生振動,多次實驗主偏角 ΚΓ=45°-70°、副偏角ΚΓ取8°-10°之間。為了增加刀尖強度,刃傾角取 λs?。?°~―3°之間。 在車削和銑削高強度鋼時,高速鋼、硬質(zhì)合金、CBN、陶瓷刀具的幾何參數(shù)見表1、表2。
粗加工時余量較大,應(yīng)選用較大的切深,可減少走刀次數(shù),同時可避免刀具與毛坯表皮接觸,減輕刀具磨損,控制在2-5mm之間。精加時為避開硬化層選取0.2-0.5mm之間。還要合理控制進給量,過大時機床動力不足,且切削殘留高度和積屑瘤高都隨進給量的增加而加大,粗加工為 0.4mm/r,精加工時為 0.1-0.2mm/r。
此項經(jīng)驗技術(shù)及方法完全解決了高強度合金鋼材料加工問題,在確保生產(chǎn)任務(wù)及時完成同時,創(chuàng)造了可觀的效益,在高難度加工材料領(lǐng)域中積累了豐富的經(jīng)驗,為進一步擴大加工能力奠定了堅實基礎(chǔ)。