精硬車軸承鋼切削參數(shù)對(duì)切削力的影響
精硬車軸承鋼切削參數(shù)對(duì)切削力的影響
- 2020/8/18 15:56:43
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(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(huì)產(chǎn)生較高的切削力，影響表面加工精度，對(duì)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(duì)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），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0.3～0.5倍。因此在具有靜、動(dòng)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(duì)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(huì)出現(xiàn)較高的切削力。可能是由于高速切削產(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(huì)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(huì)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(huì)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(duì)較低且適宜的切削速度，會(huì)更節(jié)能，如切削速度為200～250 m/min。
2）進(jìn)給量的選擇
過大的進(jìn)給量會(huì)會(huì)引起切削振動(dòng)，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)0.06～0.09 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0.10～0.25 mm，切削深度對(duì)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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