高硬度大平面的铣削加工

陶瓷刀具以其固有的特性,正得到越来越广泛的应用。目前国内厂家多利用其良好的红硬件、高的耐磨性进行高速车削,以提高加工生产率和工件表面质量并取得一定成效。我们结合工厂加工产品情况,经多次试验将陶瓷刀具应用于硬材料的铣削加工上,取得了令人满意的结果。

1 加工工件的工艺分析

加工图1所示工件(垫板),材料5CrMnMo,技术要求:调质处理硬度230~290HB;淬火硬度45~50HRC,最高达53HRC;周边各倒角3×45。该工件的整体尺寸1100mm×1025mm以及4个孔之间的距离800mm×765mm要求不高,4个侧面的粗糙度为12.5µm易达到。关键工序为如何保证上下两垫板面的平行度0.05mm的要求。在具有高硬度45~50HRC的大平面上,加工此类工件的传统方法是互为基准多次磨削,这不仅加工时间长、成本高,且由于在加工过程中砂轮本体的磨损,导致加工工件表面很难保持高平行度,有时还需多次调整砂轮,技术要求高同时废品率也高。

图1 垫板

图2 刀片
为解决上述难点,运用目前金属加工中最耐磨的陶瓷刀具来进行试验。初次将陶瓷刀具装在铣刀盘上加工时,发现刀片本体易损坏,究其原因主要是由于在断续切削过程中,刀片和工件接触面积过多,加工中产生的热量致使刀片过热,强度降低从而发生断裂破损。为此采取以下措施:①对陶瓷刀片(16mm×16mm×8mm)进行修磨,磨出碰撞缓冲区域(图2);②在加工过程中采用大走刀,可以缩小加工时间,减少刀具磨损,从而保证加工质量。

2 切削过程及结果

将修磨合格的陶瓷刀片装在自制的200mm铣刀盘上,在3m龙门铣床上进行铣削加工,分以下几步:①将定位面用铣刀铣削平整,以减少加工的系统误差;②粗铣:装两把陶瓷刀片,分别铣两面,选切削用量为:a
p=2mm,vf=41.5mm/min,v=125.66m/min;③半精铣:为减少误差,装一把陶瓷刀片,选切削用量为:ap=0.2mm,vf=41.5mm/min,v=125.66m/min;④精铣:装一把陶瓷刀片,分别铣两面。选切削用量为:ap=0.2mm,vf=295mm/min,v=251.33m/min。
铣削时,切屑呈薄灰状并伴有大量火花,刀子发出轻微响声,经测量达到其平行度要求,粗糙度R
a值为1.6µm,生产率比磨削提高近30倍,开辟了陶瓷刀具新的运用领域。

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