可转位车刀在切削Q345B振动轮轮圈中的应用

2018-06-25 04:36:28 本申微量润滑

说明:

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作者:吴虹霞

单位:洛轴高级技工学校

来源:金属加工(冷加工)2016年第20期

 

振动压路机是国机重工(洛阳)有限公司的主导产品之一,笔者在该公司进行生产实践过程中,与工程技术人员合作,针对振动轮的加工工艺提出了一些改进性的建议,尤其是加工刀具的改进,刀具由以前的焊接式硬质合金车刀改为可转位车刀,经过多次生产验证,达到了良好的效果。


1.振动轮的加工特点

振动压路机是工程施工的重要设备之一,用来压实各种土壤、沥青混凝土等,多用于公路施工中路基、路面的压实。振动轮为压路机重要零件之一,其质量达2t左右,轮圈材质为Q345B,外型尺寸大、质量大,属于重型零件,切削时与普通零件相比,刀具的切削深度大、切削速度低、进给速度慢,因此对刀具的性能提出了更高的要求。


2.加工内容

压路机振动轮的加工如附图所示,在重型卧式车床C6020B上,两顶尖顶紧车床夹具与振动轮,粗车工件两侧的端面1、2及其倒角,润滑方式:非微量润滑

本申微量润滑

1.机床轮廓 2.振动轮  3.机床尾座


3.改进车削加工刀具

车床加工时常用的车刀种类有整体式焊接车刀、机夹式车刀、可转位车刀和成形车刀等。之前在车削Q345B振动轮轮圈时,采用的是焊接式硬质合金车刀,在车削振动轮端面及倒角时,刀具切削性能差,经常出现车削噪声大、难切削,极易出现车刀崩刃,有时需更换几把车刀才能加工完成一个振动轮,使生产效率大幅降低,造成生产的瓶颈。经过比较、选择和多次实践,决定采用可转位车刀完成本工序的加工,因为它能够增加刀片受力方向的刚度,以使得在增加切削速度和切削深度后,减少振动,有利于生产效率和加工质量的提高。


可转位车刀是指使用可转位刀片的机夹车刀,刀具一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃继续使用,直到刀片上所有的切削刃均已用钝,刀片才报废回收,更换新刀片后,车刀又可继续工作。与硬质合金焊接车刀相比较,可转位车刀有如下特点:①刀片不需经过高温焊接,缺陷及裂纹少,刀具寿命高,提高了生产效率。②不需操作工人进行刃磨,减少了停机换刀等辅助时间。③刀杆可重复使用,有的刀片可由制造厂家回收再制,降低了刀具成本。④刀片具有良好的切削稳定性能,刚性好、精度高,能进行高速切削和强力切削。

4.刀具材料及刀具角度的选择

在金属切削加工中,刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量、刀具的消耗及加工成本。正确选择刀具材料是设计和选择刀具的重要内容之一,特别是针对某些难加工材料的切削,刀具材料的选择显得尤为重要。目前市面上常见的车刀材料有高速钢、硬质合金及一些高性能材料(如陶瓷、立方氮化硼、金刚石等),而硬质合金车刀在强度、硬度、韧性及工艺性方面具有优良的综合性能,几乎可用于任何常见材料的切削加工。

涂层刀具是在强度和韧性较好的刀具基体表面上,利用气相沉积方法涂覆几微米厚的高硬度、高耐磨性且难熔的金属或非金属化合物而获得的。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小及热导率低等特性,切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上,可提高切削速度20%~70%,提高加工精度0.5~1级,降低刀具消耗费用20%~50%。因此选择涂层硬质合金作为本工序加工的车刀材料。

由于在重型机械粗加工阶段刀具的加工环境比较恶劣,经过多次实践,确定采用的车刀应为0°~-5°的前角,0°~10°的后角,负的刃倾角以增大工作前角和楔角、提高刀刃的锋利性和刀尖的强度,同时在主切削刃上可开有1mm左右的负倒棱及R2mm左右的刀尖圆弧,以提高刀刃的抗冲击性。


5.实际加工应用情况

(1)加工刀具的使用。刀具:45°外圆可转位车刀;刀片:德国瓦尔特SNMG 190612-NR8 WPP30,后角0°,修光刃经刃磨,切削刃长度19mm,刀片厚度s=6.35mm,刀尖圆弧r=1.2mm,刀片槽型NR8(根据切削深度ap和进给量f确定),刀片材质WPP30为涂层硬质合金(根据加工条件选定,符合ISO代码HC-P30),刀片形状为长方形;刀杆:一般的刚性锁紧系统即可,选择国产车刀刀杆,但由于刀杆的副后刀面在加工内孔倒角时发生干涉,使用前磨去刀具的干涉部分。

(2)切削用量的选择。由于工件在粗加工阶段以去除余量为主要加工目的,而重型工件又因为切削余量大,相应产生的切削力大,因此应选择较低的切削速度和进给量,根据经验选择切削速度v为10~15m/min,进给量f为0.5~1mm/r,切削深度ap为3~5mm,以保证加工后的表面粗糙度值Ra=12.5~6.3μm,满足加工要求。

(3)首件试切削情况。第一刀:选择进给速度F=8mm/min,转速n=16r/min,切削深度ap=5mm,工件切削时发生振动,及时降低切削深度。第二刀:选择进给速度F=11.2mm/min,转速n=20r/min,切削深度ap=3mm,切削情况良好。第三刀:选择进给速度F=8mm/min,转速n=16r/min,切削深度ap=5mm,切削情况良好。第四刀:选择进给速度F=8mm/min,转速n=16r/min,切削深度ap=1mm,切削情况良好。这是工件最后的尺寸余量,但是小切深造成不断屑,这也提醒操作人员在正常的切削过程中不宜选用较小的切深。

综上所述,经过反复生产加工的实践证明,在进行Q345B材质压路机振动轮的粗加工过程中,可转位车刀较之前采用的焊接式硬质合金车刀,刀具的刚性和耐磨性高,使用寿命长,加工过程中工件不易振动,不需频繁对车刀进行刃磨及更换,有效保证了加工效率及加工精度,很好地解决了振动轮加工难和加工效率低这一问题,最大限度地满足了生产需要。


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