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    精硬車軸承鋼切削參數(shù)對切削力的影響

    精硬車軸承鋼切削參數(shù)對切削力的影響

     

    各種適宜的硬車刀具(金剛石刀具、CBN刀具、陶瓷刀具以及涂層硬質(zhì)合金刀具等)實(shí)現(xiàn)了對淬硬鋼(硬度為45~68 HRC)的硬車削。但金剛石刀具與鐵基材料在高溫下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以一般不用于切削軸承鋼材料;陶瓷、硬質(zhì)合金刀具在切削硬度大于50 HRC的淬硬鋼工件時(shí)往往呈現(xiàn)出較弱的切削性能。因此,對于軸承鋼的硬車削最適合的刀具材料還是各類CBN刀具。

     

    雖然磨削在相對較高的進(jìn)給速率下能產(chǎn)生良好的表面精度,但硬車在不使用冷卻劑的條件下,采用較低的切削深度和進(jìn)給速率(相比磨削),常規(guī)硬車削也能縮減高達(dá)60%的加工時(shí)間,材料去除率顯著提高,加工表面精度與磨削相當(dāng)甚至更好。另外,多步硬車削操作只需單次設(shè)定就足夠,而磨削需要多次設(shè)定,這也有助于通過硬車削達(dá)到高精度。

     

    磨削與硬車

    切削參數(shù)是影響切削力的重要因素。切削參數(shù)選擇不當(dāng),會產(chǎn)生較高的切削力,影響表面加工精度,對刀具以及整個(gè)工序都不利。精硬車的切削條件與常規(guī)材料的車削有很大的不同,需要對切削力進(jìn)行深入研究。

     

    國內(nèi)外大量的研究表明,在硬車削精加工中(切削深度一般小于刀尖圓弧半徑/刀頭半徑),此時(shí)切深抗力(徑向分量)遠(yuǎn)大于其他2個(gè)方向上的切削力,這有別于傳統(tǒng)切削過程中徑向力只有主切削力的0.30.5倍。因此在具有靜、動態(tài)特性的類似加工系統(tǒng)中不能忽視硬車過程中的徑向力。Alexandre對比了不同刀具(陶瓷刀具、不同CBN含量的PcBN刀具)切削軸承鋼時(shí),發(fā)現(xiàn)在三個(gè)方向上的切削力中,切深抗力最大,其次是主切削力和進(jìn)給抗力。很多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)低速車削條件下,由于低溫以及積屑瘤( BUE)的形成,在硬車過程中會出現(xiàn)較高的切削力??赡苁怯捎诟咚偾邢鳟a(chǎn)生較高的切削溫度造成了工件材料的熱軟化,因此切削力會隨切削速度的增加而減小。切削力隨進(jìn)給速度、切削深度以及刀頭半徑的增加而增加,而且切削深度對切削力的影響最大,進(jìn)給量次之,切削速度的影響較小。大量科研人員致力于通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、建立理論模型以及有限元仿真等方法預(yù)測硬車削時(shí)產(chǎn)生的切削力,以期實(shí)現(xiàn)軸承鋼的精密硬車削技術(shù)。反應(yīng)在實(shí)際中就是對切削用量(切削速度、進(jìn)給量、切削深度/背吃刀量)的優(yōu)化選擇。

     

    1)切削速度的選擇

    針對不同的刀具、工件材料,切削速度的選擇各不相同。在硬車削過程中,工件硬度較大,

    適當(dāng)提高切削速度,有利于加大工件材料的軟化效應(yīng),減小切削力。但當(dāng)切削速度過高時(shí),較大的切削溫度會加劇刀具的磨損,使加工質(zhì)量下降。當(dāng)出現(xiàn)加熱軟化引起切削力減小時(shí),切削速度會達(dá)到臨界范圍,因此,在所選參數(shù)范圍內(nèi)采用中等切削深度以及相對較低且適宜的切削速度,會更節(jié)能,如切削速度為200250 m/min

     

    2)進(jìn)給量的選擇

    過大的進(jìn)給量會會引起切削振動,影響加工表面質(zhì)量,因此應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量,如低速時(shí)0.060.09 mm/r,高速時(shí)不超過0.15 mm/r。

     

    3)切削深度的選擇

    切削深度一般為0.100.25 mm,切削深度對切削力影響最大,切削力過大,增大加工變形,影響加工精度。


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