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鄭州華晶金剛石股份有限公司

大直徑套料刀的研制與應用

關鍵詞 大直徑套料刀 , 刀具 , 切削|2008-05-31 00:00:00|來源 國際金屬加工網
摘要 隨著科學技術的不斷發展,機械加工技術進入了“高速、高效、智能、復合、環保”的嶄新發展階段,許多高速、高效的刀具應運而生:在孔加工方面,大直徑扁鉆、大直徑復合...

  隨著科學技術的不斷發展,機械加工技術進入了“高速、高效、智能、復合、環保”的嶄新發展階段,許多高速、高效的刀具應運而生:在孔加工方面,大直徑扁鉆、大直徑復合鉆代替了傳統的鉆、擴兩序加工;大直徑螺旋槽絲錐、內容屑絲錐等高精度、高效率刀具也得到廣泛的應用。在汽輪機行業,大孔套料刀具也起到了高效加工的效果。
  
  球面墊圈類工件加工現狀
  
  球面墊圈是汽輪機上、下缸體裝配時不可缺少的調節部件,材質為2Cr12NiMo1W1V高強度耐熱合金鋼,它具有導熱性差、韌性大、易加工硬化、易產生積屑瘤等特點,是常用鋼材中可切削性較差的一個鋼種。
  
  常用球面墊圈傳統的加工工藝是先用鉆頭鉆孔,再用內孔鏜刀分幾刀車削至要求的內徑尺寸。由于材質本身的特殊性,使球面墊圈的切削效率較低、刀具磨損較快、輔助時間長、加工質量不穩定等缺點暴露出來。再者,由于材料的大部分(棒料中間)都變成了鐵屑,浪費大量的原材料。
  
  針對此類零部件加工特點,綜合考慮提高工件的加工效率、降低工具成本、提高材料利用率等幾方面,我們研制了大直徑套料刀,有效的解決了此類零部件的加工難題。
  
  大直徑套料刀的研制與應用
  
  刀具主要針對內孔為Φ70~Φ136的球面墊圈進行研制。
  
  結構參數的確定
  
  套料刀具結構參數確定得是否合理,直接關系到它的工藝性、切削效率、加工質量以及使用壽命等多方面的問題。
  
  結構的確定
  
  大直徑套料刀采用莫氏5號錐柄,在普通鉆床及車床均可應用;刀頭采取可換式結構,這樣在加工不同類型零件時只需更換刀頭,減少了輔助加工時間,提高加工效率;套料刀齒數為4齒,兩個對稱切削刃寬度A、B不同,且軸向高度相差距離C,加工時對稱兩個高齒先接觸工件,后接觸兩個齒加工其余部分,這樣的刀齒結構就能便于分屑,減少了切削阻力;刀刃有2°倒錐,其余為圓柱形,增加了刀具切削時的穩定性;為使刀具具有良好的耐磨性和韌性,刃部淬火硬度為62~65HRC,其余部分35~40HRC。
  
  幾何參數的確定
  
  大直徑套料刀主要應用于汽輪機球面墊圈的大孔加工。經過大量的試驗證明,對2Cr12NiMo1W1V材料套料的刀具前角γ0選用16°~18° 為宜。前角是影響刀具的鋒利程度和刀體強度的主要因素,前角過小,切削抗力大,加劇刀具磨損,降低刀具使用壽命;前角太大,刀尖強度低,散熱條件差,易產生磨損崩刃現象。主、副切削刃后角α0選用4°,這樣既可保持刀具的加工尺寸精度和提高重磨次數,同時還能提高切削時的穩定性,使之不易產生崩刃。刀具螺旋角ω0則以12°~15°為宜。
  
  材料的選擇
  
  由于刀具直徑較大及被加工材料的特點,所以要求刀具具有較高的紅硬性和韌性,一般高速鋼(W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V)由于熱處理后的性能較低,不宜采用,因此采用具有強度高、韌性好、刃口鋒利等特性的高性能高速鋼(W2Mo9Cr4VCo8)作為首選。
  
  切削用量的選擇
  
  影響切削用量的因素很多,有工件材料、刀具材料、刀具結構和幾何參數、加工工序以及具體的使用條件,如機床、裝夾、切削液等眾多因素。通過大量的切削試驗,確定了轉速n=80~100r/min,進給量f=0.20~0.30mm最佳。在加工時,刀具的冷卻也十分關鍵,對加工質量、切削效率和刀具的使用壽命有著不可忽視的作用,所以加工時一定要使用冷卻液并使刀具得到充分冷卻。
  
  刀具的表面處理
  
  大直徑套料刀選用的材料是M42高性能高速鋼,材料成本和加工難度都很高,為提高刀具的強度,延長刀具使用壽命,可對刀具切削刃部分進行表面涂層處理。經試驗分析表明,采用TiAlN、AlTiN等表面涂層處理效果最佳。經表面處理后的套料刀,耐用度可提高2~3倍。
  
  加工實例
  
  大直徑套料刀在加工汽輪機超臨界、超超臨界機組的球面墊圈時取得了良好的加工效果。
  
  零件加工在普通C630車床上進行,對5種不同規格的產品球面墊圈進行加工。根據球面墊圈的規格不同選用的切削用量為轉速n=60~90r/min,進給量f=0.15~0.25mm,冷卻方式采用油基冷卻液。每把大直徑套料刀可加工球面墊圈100件以上,刀具后刀面磨損量僅為0.1mm~0.2mm,而且刀具磨損后可以反復修磨,極大的提高了加工效率并降低了工具成本。
  
  結束語
  
  在汽輪機制造行業,球面墊圈每年都有很大的需求量,且品種繁多。采用大直徑套料刀進行粗加工,切削平穩、加工穩定,代替了鉆、鏜(擴)兩道工序,較原加工工藝提高切削效率5倍以上、降低工具成本50%,刀具壽命提高3倍以上,節省原材料50%以上,且降低了工人的勞動強度。套出的原材料可以作為小尺寸規格的零件使用,從而提高了原材料的利用率,降低了原材料成本。此種大直徑套料刀,可以在形狀類似的零件上推廣應用。
 

 

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