HT250制動鼓車削加工面光潔度一般要求Ra1.6以內,由於切削麵的粗糙度限制,一般都採用數控車加工制動鼓,常用刀具品牌有硬質合金塗層刀具和立方氮化硼材質的數控刀具(非金屬粘合劑類立方氮化硼),相對於硬質合金塗層刀片來說,非金屬粘合劑立方氮化硼數控刀片耐用度高,對切削溫度的惰性更強,在數控車床或加工中心,採用較高的切削線速度,不但能提高HT250零件的加工效率,而且能獲得更好的光潔度(粗糙度)。以下是從機加工角度分析如何提高HT250制動鼓車削加工的光潔度。
工具/原料
立方氮化硼BN-S30材質車刀片
數控車床,剎車鼓工件,檢具,量具。
方法/步驟
加工制動鼓時對於數控車刀刀片的要求:
採用數控車床加工制動鼓,決定加工效率和加工質量的有兩大途徑:一是裝夾方式和整個數控加工工藝,二是數控刀具的選擇及其切削引數,在固定的數控車床裝置和加工工藝基礎上,提高制動鼓的加工效率和加工質量,只能在數控刀具選擇上找思路。
HT250由於切削麵的粗糙度要求Ra1.6以內,所以直接導致制動鼓報廢率和次品率的增加;而且,由於精車時為了獲得較好的切削加工面粗糙度,只能增加換刀頻次,不但影響制動鼓加工效率,而且導致刀具費用增加。
刀具材料對HT250制動鼓光潔度的影響:
1, 最早使用CNMA150616型號硬質合金數控車刀片對HT250材質制動鼓進行車削加工,切削引數為:普通立車線速度130m/min;數控立車線速度300m/min;合金刀片每個刃口能加工5件後粗糙度開始下降。車削加工面的光潔度如下圖。
BN-S30材質刀片對HT250制動鼓光潔度的提高:
採用BN-S30牌號立方氮化硼刀片(菱形刀片),採用數控立車加工制動鼓內孔剎車面時線速度為300m/min(粗車時由於動平衡原因,可採用250m/min),機夾式車刀的主偏角角度為95度,粗糙度明顯提高,加工表面非常亮,如下圖。但立方氮化硼刀片磨鈍後,粗糙度開始下降,制動鼓內孔加工面出現環狀光帶,而且在切除制動鼓內孔止口部位時,容易撕裂工件邊緣,造成制動鼓廢品風險。具體解決辦法見下文。
立方氮化硼刀片刃口的重新設計進一步提高光潔度並解決工件邊緣被撕裂拉毛問題:
BN-S30牌號,屬於非金屬粘合劑立方氮化硼刀具,材質本身已經最大幅度延長了使用壽命,所以需要對刀片刃口結構進行設計並採用半鋒刃處理,以解決常規立方氮化硼刀片因為負倒稜的原因造成的制動鼓切削邊緣的撕裂風險;而且由於切削力的的降低,刀具壽命達到硬質合金壽命的12倍。於此,只是立方氮化硼刀片本身基材(BN-S30牌號)和刀片刃口處理的結果。而此刃口處理基於BN-S30牌號刀具基材具有韌性好的原因。BN-S30牌號在加工灰鐵零件時,除了刀具壽命提高外,通過採用鋒刃處理能夠獲得更好的表面光潔度,而且解決了刀具切出時,制動鼓止口部位和上端面邊緣撕裂問題。
刀片形狀及刀尖圓弧角對切削效率和粗糙度的影響:
仍然採用BN-S30牌號立方氮化硼刀片,刀具型號從菱形改為正方形刀片,同時增加刀片圓弧角一倍,效果:1,刀片刃口數量從4個提高到8個,刀具使用成本降低一倍。2,刀片的R圓弧角度增加一倍,在相同光潔度要求下,走刀量提高至0.75mm /r;生產效率提高了40%。
注意:只是對於刀杆與刀片的裝卡位置和刀片形狀進行調整,不用重新做工裝、卡具。原來的加工工藝和走刀路徑不變。
注意事項
重新設計的CBN車刀,需要機床具有足夠的功率承受0.75mm/r以上的走刀量。如果機床功率不足,在同樣的走刀量前提下,因為刀尖圓弧角相當於修光帶的作用,HT250制動鼓切削光潔度能達到Ra0.8左右。
BN-S30牌號立方氮化硼刀片因採用非金屬粘合劑,對切削溫度的惰性更強,所以刀片可線上速度為50—1500m/min任意狀態下切削,如果使用在數控車床或加工中心,採用較高的切削線速度,不但能提高HT250零件的加工效率,而且能獲得更好的光潔度(粗糙度)。
本文以HT250制動鼓加工為例,淺析了灰鑄鐵的車削加工光潔度,此方法可延伸到其他灰鑄鐵材質零部件,但需注意灰鑄鐵的鐵素體含量及石墨等級影響機加工表面光潔度的可能性,在此不再贅述。