如何提高大型筒型鍛件切削效率

針對大型簡節(jié)鍛件切削過程，特別是粗車過程中切削效率低,刀具容易(沖擊、粘結(jié))破損、切削熱量大、斷屑難等突出問題，研究分析了簡節(jié)重型車削中導(dǎo)致這些問題的主要原因，現(xiàn)就刀具材料優(yōu)選、刀具幾何參數(shù)優(yōu)化、刀片斷屑槽型優(yōu)化、粗車筒節(jié)切削參數(shù)優(yōu)化以及采用合理冷卻方式等工藝措施進行探討。

1.刀具材料的優(yōu)選

針對制造簡節(jié)大型鍛件材料本身的特殊性，要解決車削簡節(jié)刀具容易沖擊、粘結(jié)破損的問題，對刀具材料的選擇很重要。這就要求刀具材料要具備很高的抗彎強度、良好的沖擊韌性，紅硬性和耐磨性，而且應(yīng)具備很好的散熱性能。一般刀具材料的硬度應(yīng)高于工件材料很多，才能正常切削，而加工大型簡節(jié)鍛件的刀具材料硬度至少應(yīng)該高于HRC60。考慮生產(chǎn)成本及加工效率要求，可選用硬質(zhì)合金基底、陶瓷涂層的刀片。

2.刀具幾何參數(shù)的優(yōu)化

在難加工材料的切削加工中,刀具幾何參數(shù)非常重要,特別是角度參數(shù)。大型筒節(jié)鍛件切削過程中，切削力非常大,可達到幾噸。車刀的沖擊破損，很大程度上是因為刀具角度刀尖沖擊破損選擇不合理。要是刀具角度選擇合理，有可能用脆性材料也能加工。因為，在重型車削當(dāng)中,刀具沖擊破損主要集中在刀尖上，所以應(yīng)從保護刀尖和增加刀片強度方面出發(fā)來選擇或設(shè)計具有合理角度的刀片。

3.刀片斷屑槽型優(yōu)化

斷屑槽通常可以按用途分為精加工、半精加工和粗加工用斷屑槽。為了改進刀片在粗車難加工材料時的切削性能，提高刀片使用壽命，應(yīng)對其斷屑槽進行優(yōu)化。比如采用負(fù)倒棱和凹坑、負(fù)倒棱和橢圓球負(fù)倒棱和波浪形散熱槽組合的斷屑槽槽型。因為切削過程中，切屑從刀具前刀面流出時，切屑底層與斷屑槽的槽底發(fā)生強烈的摩擦，會產(chǎn)生大量的熱量，切削熱不斷地從切屑傳遞到刀片，致使刀片產(chǎn)生磨損。在斷屑槽底切出一個凹坑可以使刀片與切屑底層的接觸面積達到很少,以減少刀片的磨損，提高刀片的使用壽命。適當(dāng)?shù)恼敖秦?fù)倒棱設(shè)計是為了降低切削過程中產(chǎn)生的切削力。

4.重型切削參數(shù)的優(yōu)化

應(yīng)對簡節(jié)車削過程中的切削參數(shù)進行優(yōu)化，在實際生產(chǎn)過程中對切削參數(shù)進行統(tǒng)計、分析和研究，用數(shù)理統(tǒng)計的方法，歸納出一套適合大型簡節(jié)鍛件切削加工的實用數(shù)據(jù)。

5.切削過程中采用合理的冷卻方式

大型筒節(jié)鍛件的材料特殊，強度高，韌性大，在進行切削時，會產(chǎn)生大量的熱。由于該零部件尺寸規(guī)格大，加工場地需要平整、寬闊，在切削過程中會產(chǎn)生大型切屑，若采用冷卻效果好的水冷基冷卻液冷卻，會由于大量冷卻液的流淌，導(dǎo)致加工現(xiàn)場環(huán)境污染,不利于車床的保潔與大型切屑的處理。所以，對于這種重型切削，應(yīng)該采用污染小、能保證加工環(huán)境衛(wèi)生整潔的冷卻方法，例如采用氣霧冷卻或高壓風(fēng)冷。

6.粗車后放置冷卻

由于簡節(jié)鍛件是核電和石油化工的重要零件，其加工精度要求高，又由于筒節(jié)尺寸巨大，考慮到溫度對后續(xù)加工的影響，需要對其在粗車后進行放置冷卻處理以釋放應(yīng)力和粗加工產(chǎn)生的熱變形,從而提高產(chǎn)品的合格率。因此，放置所需時間以不影響下道工序加工精度為準(zhǔn)。

對大型簡節(jié)鍛件切削加工過程中的難點進行介紹，分析其切削過程中引起生產(chǎn)效率低、車削過程中刀具破損嚴(yán)重等原因。提出了從加工用刀具入手（刀具材質(zhì)優(yōu)選、刀具幾何角度優(yōu)化、刀片斷屑槽優(yōu)化）配合加工參數(shù)的優(yōu)化以及合理的冷卻方式等方案，一定程度上解決了大型簡節(jié)鍛件切削加工難題。

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