加工刀紋

產(chǎn)品和機床

有著人造板機械行業(yè)技能“珠峰”美譽的連續(xù)壓機的重要零件熱壓板，其韌硬資料耐熱合金鋼硬度要求400HB以上；具有7 000mm×2 650mm（長×寬）的大平面標準和橫向平面度0.015mm/全長一級平板、縱向平面度0.1mm/全長三級平板、厚度公役±0.03mm、表面粗糙度值Ra＝0.8μｍ以下的要求。因而成為規(guī)劃中的重中之重，工藝中的難中之難。如圖１所示。              

加工重任落在了“精密、大型、數(shù)控”機床之一沈陽機床12m數(shù)控龍門銑床上，啟用二年的技改項目12m數(shù)控龍門銑床已過磨合期進入精度”平板特點的熱壓板是對機床精度的一次實例查驗，但即便在試切加工之初，問題就頻出，加工后的平面有正紋、網(wǎng)紋、反紋、接刀和橢圓內凹等表面質量差、平面度精度不合格等現(xiàn)象，所以課題攻關在所難免。

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機床精度成因

12m數(shù)控龍門銑床精度由4根軸（即線軌X、橫梁Y、滑枕Z和主軸S）及互相間的幾何公役構成。

（1）機床的XY平面由兩根直線導軌組成，因為能夠選用的水平儀和準直儀并根底可調，其XY平面的水平度和X軸的直線度是可調整項，依托調整能夠確保達到較高的精度，一起它也是其他平面和軸的基準，為重要。是熱壓板縱向平面度0.1mm的確保。

（2）機床的橫梁Y軸，一是要求與XY平面平行，因為橫梁自重下?lián)虾皖A留磨損，Y軸被規(guī)劃成單波中高，所以這項精度是不行調整項，依托Y軸的中高操控和立柱的等高加工確保平行，是熱壓板橫向平面度0.015mm和厚度±0.03mm的確保；二是與X軸的筆直，此項是可調整項，經(jīng)過調整來確保精度。

（3）機床的滑枕Z軸，有著與XY平面雙向筆直的要求，即Z軸在XZ平面內與XY平面的筆直度，此項為不行調整項，依托加工確保精度，Z軸在YZ軸平面內與XY平面的筆直度是可調整項，依托調整來確保精度。

（4）機床的主軸S軸，也有著與Z軸雙向平行的要求，即S軸在XZ平面與Z軸平行，S軸在YZ平面內與Z軸平行，此兩項為不行調整項，有必要依托加工確保。

從以上剖析可出看出：①工件容易實現(xiàn)精度的定位是XY平面和X軸，涂層硬質合金刀具，也是機床悉數(shù)精度的基準。②因為不行調整項依托機床制造進程加工確保，所以機床是否的要點是對不行調整項精度的進程檢測和鏟刮研修，杜絕終究插補修整的貓膩。③要點操控Y軸微量（＜0.02mm）中高單波型線。④在S軸和Z軸的調整次序上，單從大面加工和接刀來說，在調整與XY平面的雙向筆直度時以S軸為優(yōu)先。⑤充沛依托可調整項的可調整，經(jīng)過檢測和觀察加工刀紋，彌補進步機床精度。

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從刀紋窺破機床精度

因為機床的在時效中不知不覺失掉，在熱壓板加工之初，在大平面構成了一些較為典型的刀紋和接刀亂象，經(jīng)過觀察從中能夠剖析機床精度問題和成因。如圖2所示。

（1）正紋。由刀盤正傾引起，正紋加工的長處是刀紋一致漂亮、后不拖刀單次切削、刀具磨損少，缺陷是因為刀盤歪斜，刀路中心構成橢圓內凹。

（2）反紋。由刀盤負傾引起，反紋加工的缺陷是后拖刀兩次切削、刀具磨損大，同樣因為刀盤歪斜，刀路中心構成橢圓內凹。

（3）網(wǎng)紋。由刀盤傾角為0時引起，是真實的平面加工，但缺陷是網(wǎng)紋較亂不漂亮，也有拖刀磨損。

（4）接刀。在粗加工時能夠是切削反彈、熱變形等要素引起，但在精加工時一定也有刀盤的歪斜原因，構成臺階型接刀，嚴重時破壞了平面度、表面粗糙度和漂亮度。而刀盤歪斜實際上是由S軸與XY平面雙向筆直度引起，那么是哪些終究要素導致的呢？而如何只構成有利的正紋減磨、微接刀和小凹面，是咱們觀察和剖析刀紋后要揣度和解決進步機床精度問題的所在。

從圖2能夠看出刀紋從正紋、網(wǎng)紋及反紋的改變，其實暗示出Y軸的爬高落低的曲折走向，在對Y軸的準直丈量中發(fā)現(xiàn)如圖的折線改變，Y軸直線差錯并不大于0.03mm，但其折線特征使刀盤歪斜卻是刀紋構成亂紋的原因，因為Y軸的直線度是不行調整項，有必要經(jīng)過機械批改，一起可微量加大刀盤在YZ平面內的正傾角，確保全長構成的正刀紋。

從圖3咱們能夠看出接刀痕是臺階型，其實暗示由刀盤歪斜即S軸在XZ平面內與XY平面不筆直引起的，在甩表丈量中也證實了此項差錯的存在，而刀盤越大，臺階越大。因為此項精度也是死項，有必要經(jīng)過機械批改，因為無法悉數(shù)消滅筆直度差錯，微量加大刀盤在YZ平面內的正傾角，一是構成一個方向的正紋；二是構成相鄰兩內凹橢圓，確保為微量相交型手感光滑的接刀，也能夠看出，如果相鄰刀路重合越多，接刀高度就越小，在1/2重合時蕞小。

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效果和定論

（1）一個合格的技師應該熟悉和掌握機床精度的成因和各軸的精度凹凸次序，并能在加工刀紋和接刀痕中判斷出影響機床精度的要素所在，經(jīng)過反饋保護機床至狀態(tài)，作出習慣機床精度的定位和走刀方向挑選，蘇州硬質合金刀具，進步產(chǎn)品加工質量。

（2）在熱壓板大平面加工的實例中，首先要檢測和操控Y軸直線度和曲線類型，確保其中高不大于0.02mm的單波弧線，確保主軸S在XZ平面內與XY平面的筆直度在0.008mm之內，并適當調整主軸S在YZ平面內與XY平面的筆直度，有意使其微量正傾，結合鎖定Z軸、Y軸向進刀單向、相鄰刀路重合足夠大等辦法，從而構成質量較高的正紋和微量相交型平滑接刀痕的XY平面加工。

（3）裝上角銑頭，首先留意其雙向筆直也是不行調整項。然后同樣能夠推理在XZ和YZ平面加工中機床精度與刀紋和接刀的關系，舉一反三，快速找到問題和進步產(chǎn)品質量的辦法。

（4）課題攻關的終究效果是經(jīng)過刀紋剖析，得到機床精度問題的斷定和修正，硬質合金刀具優(yōu)點，從而使得熱壓板的平面加工順暢達到規(guī)劃要求。

車刀的刃磨與裝夾

車刀裝置狀況的好壞直接影響到被加工零件的尺度精度和外表粗糙度，假如我們不留意車刀的正確裝置，就會降低切削效果，乃至損壞刀具和工件。

1.車刀裝夾的基本要求

　?。?）車刀不能伸出刀架太長，在滿意車削的狀況下，盡可能伸出短些。因為車刀伸出過常，刀桿剛性相對削弱，簡單發(fā)生振蕩，使車出的工件外表光潔度差。一般車刀伸出的長度不超越刀桿厚度的2倍。切槽刀車刀伸出的長度比槽深多2～3mm。 堵截刀車刀伸出的長度比工件壁厚多2～3mm。 　

　（2）車刀刀尖應對準工件的中心。車刀裝置得過高或過低都會引起車刀視點的變化而影響正常切削。

　　（3）車刀刀桿應與車床主軸軸線垂直 。

　?。?）裝車刀用的墊片要平整，盡可能地用厚墊片以削減片數(shù)，一般只用2～3片。如墊刀片的片數(shù)太多或不平整，會使車刀發(fā)生振蕩，影響切削。各墊片應墊在在刀桿正下方，前端與刀座邊際齊。

　?。?）裝上車刀后，要緊固刀架螺釘，一般要緊固兩個螺釘。緊固時，應運用專用扳手輪換逐一擰緊。不必加力桿，避免使螺釘受力過大而損害。

　　為進步車削作業(yè)效率，刃磨車刀時充分考慮刀具各刃的綜合應用，車刀裝置在刀架上，在不滾動或少滾動刀架的狀況下完結盡量多的作業(yè)。下面介紹幾種批量生產(chǎn)時車刀的裝夾方法。

2. 車刀的裝夾方法

　　（1）如圖1所示，工件需求車外圓、車端面、倒角，假如只用一把車刀需求滾動刀架。

　　若把車刀前面磨成如圖2所示，在不滾動刀架的狀況下就能夠完結車外圓、車端面、倒角作業(yè)。

　?。?）如圖3所示，工件需鉆孔、孔口倒角。一般狀況下需求麻花鉆、外圓車刀、孔口倒角用車刀、450偏刀（或將外圓車刀偏轉車端面）

　　若將車刀前面磨成如圖4，車端面時，從工件外圓車至工件中心，在工件中心處縱向移動2.7mm，然后中滑板退刀進行孔口倒角至要求，然后削減刀具裝夾，削減作業(yè)程序，進步效率。

　?。?）如圖5所示，軸上切槽、槽的兩端倒角。一般狀況下需求切槽刀，而且需求偏轉刀架倒角，而左端的倒角很簡單碰到卡盤，極不安全。若將切槽刀左右刃別離刃磨來契合倒角要求（如圖6的車刀前面圖），不需求偏轉刀架即可完結切槽、倒角的作業(yè)。

　?。?）如圖7所示，工件需求車外圓、車端面、切槽、倒角、倒圓。將車刀前面刃磨成如圖8所示，不滾動刀架的狀況下一次完結一切操作。AD刃車外圓，AB刃起修光效果。AB刃切端面挨近中心時DE刃倒圓。AB刃切槽時，BC刃倒角。

　?。?）如圖9所示，對管材孔口倒角和端面倒角?？蓪④嚨肚懊嫒心コ扇鐖D10所示。車刀裝在刀架上，調理固定好中滑板方位。經(jīng)過小滑板調理軸向倒角的巨細。能夠只動小滑板完結孔口倒角和端面倒角。

　　（6）如圖11所示的導管。

　　按照如圖12所示下料。備料時兩切槽刀裝夾于刀架上。右端切槽刀用于切端面、定位。左端切槽刀用于堵截。兩刀刃切削距離28mm，硬質合金刀具制造，然后確保中滑板進刀一次完結下料作業(yè)。

　?。?）在普車上下料：將鋸片式銑刀裝在刀桿上，裝夾于自定心卡盤上。如圖13所示，將夾具裝夾于刀架上，上孔穿工件并用內六角螺母鎖緊，下孔穿限位資料并用內六角螺母鎖緊（以便快速確定資料尺度）。中滑板進刀即可完結下料作業(yè)，然后將車床改為簡易銑床用。

3.刃磨留意事項

　　批量生產(chǎn)機遇夾車刀不一定滿意車削要求，一般要根據(jù)圖樣要求自己刃磨車刀，刃磨時應留意以下幾方面：

　　（1）砂輪的挑選：氧化鋁砂輪（白色）適用于刃磨高速鋼車刀和硬質合金車刀的刀桿部分。（綠色）碳化硅砂輪適用于刃磨硬質合金車刀刀頭。粗磨時挑選較粗的磨粒能夠進步生產(chǎn)率。精磨時挑選較細的磨粒能夠減小外表粗糙度。

　?。?）砂輪的修整：刃磨前用砂輪刀、砂條或金剛筆對砂輪外表進行修整，在修整時稍加壓力并來回移動。

　?。?）車刀高低有必要控制在砂輪水平中心。刀尖上翹約3°～8°，車刀觸摸砂輪應作左右方向水平移動。當車刀脫離砂輪時，刀尖需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂輪碰傷。磨主后邊時，刀桿尾部向左偏過一個主偏角的視點，磨副后角時，刀桿尾部向右偏過一個副偏角的視點。修磨刀尖圓弧時，通常以左手握車刀前端為支點，用右手滾動車刀尾部。

　?。?）刃磨車刀時，雙手握車刀，輕靠砂輪旋轉外表，并作水平方向的左右緩慢移動，避免砂輪外表呈現(xiàn)凹坑，直至刃磨視點完結。

　?。?）刃磨硬質合金車刀時，不可把刀頭部分放入水中冷卻，以防刀片突然冷卻而碎裂。 刃磨高速鋼車刀有必要隨時沾水冷卻，以防退火。

　?。?）粗磨:磨主后邊，一起磨出主偏角及主后角；磨副后邊， 一起磨出副偏角及副后角；磨前面，一起磨出前角及刃傾角。

　?。?）精磨：修磨前面、修磨主后邊和副后邊、修磨刀尖圓弧。

　?。?）研磨：經(jīng)過刃磨的車刀，其切削刃有時不行平滑，這時用油石加少量機油對切削刃進行研磨，能夠進步刀具耐用度和工件外表的加工質量。研磨時將油石與刀面貼平，然后將油石沿刀面上下或左右移動。研磨時要求動作平穩(wěn)，用力均勻，不能破壞刃磨好的刃口。

　　（9）經(jīng)過目測法、樣板法、視點測量儀查看刀具是否契合要求，也能夠進行試車查看。批量生產(chǎn)時將車刀刃磨成契合圖樣車削要求，在不滾動刀架或少滾動刀架的狀況下完結盡量多的作業(yè)能蕞大極限的進步加工效率。但對操作者要求較高，需求在作業(yè)中不斷加以總結進步。

PCD刀具加工有色金屬是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的，不同的鋁合金其加工效果也不盡相同。PCD刀具一般采用鋒利切削刃，在刀具使用初期出現(xiàn)表面質量差的現(xiàn)象，隨著刀具使用時間的增加，其加工質量越來越好，這是由于PCD刀具在切削過程中鋒利刃口的逐漸鈍化所致。在切削加工中，刃口鈍化是影響刀具性能和壽命的重要因素。刀具經(jīng)刃磨后刃口會存在毛刺和微缺口，這種微缺口會影響刀具壽命和加工工件表面質量。刃口鈍化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均勻的切削刃，從而提高工件表面質量。刃口光滑性的提高能有效預防積屑瘤的產(chǎn)生。鈍化能夠提高和改善刀具的抗拉強度和刃口韌性，增加刀具強度，從而提高刀具壽命，減小因峰刃缺陷而引起的初期不穩(wěn)定磨損。刀具在涂層之前需經(jīng)過鈍化處理，提高刀具表面光潔度，從而使涂層牢固。

圖1 刀具鈍化實驗裝置

　　目前關于鈍化的研究主要針對硬質合金，而對于PCD刀具鈍化的研究較少。本文探索一種PCD刀具的鈍化方法及其對鋁合金加工表面粗糙度的影響。通過國產(chǎn)小型鈍化機對PCD刀片進行鈍化，并研究了鈍化加工參數(shù)對鈍化后刃口的影響，為選擇合理的鈍化加工參數(shù)提供參考。通過單因素試驗探究了鈍化對表面粗糙度的影響，研究分析了不同切削參數(shù)下鈍化刀具對車削1060鋁合金表面粗糙的影響規(guī)律。

刃口鈍化試驗研究

　　如圖1所示，本試驗鈍化設備為2MQ6712D小型可轉位刀片刃口鈍化機，用含金剛石磨料的盤刷對PCD刀具進行鈍化。采用特殊的裝夾方式進行鈍化，可以使鈍化后的刃口成倒圓形。鈍化后的刀片垂直于切削刃磨一個端面，從圖中可以看出鈍化后的刃口呈倒圓形（見圖2）。

圖2 鈍化后切削刃的剖面圖

　　小型可轉位刀片刃口鈍化機主要利用刀具與磨料刷的相對運動形成磨損，從而達到鈍化的目的。磨料刷對切削刃的磨損形式主要為磨料磨損，去除過程中切削刃的加工質量和加工效率取決于尼龍絲對切削刃的碰撞作用。隨著轉速的提高和磨料顆粒的增大，磨料顆粒的動能增大，碰撞過程越劇烈。但過大的轉速和磨料顆粒在鈍化過程中會導致切削刃崩刃或者崩塊，降低了切削刃的表面質量。通過試驗發(fā)現(xiàn)，選擇合適的轉速和磨料顆粒在保證加工效率的同時有利于提高切削刃的鈍化質量。因此本試驗選用絲徑4mm含800目金剛石磨料的磨料刷，轉速800r/min，切削刃和磨料刷接觸長度為2mm，在該條件下能夠得到較好表面質量的切削刃。圖2為切削刃鈍化后的微觀形貌，從圖中可以看出選擇上述鈍化加工參數(shù)得到的鈍化后的刃口很光滑均勻，隨著鈍化時間的改變可以得到不同大小的鈍化半徑。

　　通過圖2和圖3可以看出，利用國產(chǎn)小型可轉位刀片刃口鈍化機，采用特殊的裝夾方式并選用合理的鈍化加工參數(shù)對PCD刀片進行鈍化，可以得到光滑均勻的倒圓刃。

圖3 鈍化后的切削刃的形貌

單因素切削試驗

　　在相同的切削條件下，采用相同切削參數(shù)對比鈍化與未鈍化的PCD刀具車削1060鋁合金材料對表面粗糙度的影響規(guī)律。為了進一步研究切削深度對鈍化刀具所形成表面粗糙度的影響，選用較小切削深度參數(shù)分析切削深度對表面粗糙度的影響。

1.試驗條件

　　機床參數(shù)：SK50P/750型數(shù)控車床；工件材料：1060鋁合金，工件尺寸Φ70mm×250mm圓棒；刀桿型號：SDJCR2525M11；刀片參數(shù)：PCD刀片型號DCMW11T304，粒度約10μm。測量儀器：車削后工件的表面粗糙度的測量采用觸針式表面粗糙度儀（時代TR200），取樣長度2.5mm，取樣數(shù)量5，在不同位置取5次樣計算平均值。PCD刀具的主要幾何參數(shù)如表1所示。

表1 PCD車刀的主要幾何參數(shù)

2.試驗方案

　　采用鈍化和未鈍化兩種PCD車刀車削工件外圓，選取的刀具鈍化值約為18μm。冷卻方式為乳化液冷卻，切削參數(shù)及測量結果如表2和表3所示，鈍化和未鈍化刀具均采用此組參數(shù)。

試驗結果分析

1.不同切削參數(shù)下PCD刀具鈍化對表面粗糙度的影響分析

表2 切削參數(shù)及實驗結果

　　根據(jù)表2中所得的試驗結果繪制各參數(shù)對表面粗糙度影響圖，圖4為鈍化和未鈍化兩種刀具切削速度對表面粗糙度的影響，可見，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。鈍化和未鈍化刀具加工工件表面粗糙度都隨切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。

圖4 鈍化和未鈍化刀具切削速度對表面粗糙度的影響

　　圖5為鈍化和未鈍化兩種刀具進給量對表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化和未鈍化刀具隨著進給量的增加表面粗糙度呈增大趨勢，且增大的幅度較大。在進給量較小時，鈍化和未鈍化刀具車削所形成表面粗糙度區(qū)別不大；隨著進給量的增大，鈍化對表面粗糙度的影響越來越明顯，在進給較大時鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。

圖5 鈍化和未鈍化兩種刀具進給量對表面粗糙度的影響

　　圖6為鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。在0.1-06mm切削深度范圍內，切削深度對表面粗糙度影響不大。

圖6 鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對表面粗糙度的影響

　　由上述分析可知，PCD刀具車削1060鋁合金時進給量對表面粗糙度的影響，速度和切削深度對表面粗糙度的影響較小。在不同切削參數(shù)下鈍化后的刀具所形成表面粗糙度低于未鈍化刀具，隨著進給量的增大鈍化對表面粗糙度的影響越來越大。這是由于鈍化后的刀具在刃口處形成了一個光滑均勻的倒圓刃，消除了刃磨后的微缺口，同時由于鈍化半徑的存在對已加工表面起擠壓修光作用，因此鈍化后的刀具車削所形成的工件表面質量更高。

2.鈍化刀具在小切削深度時對表面粗糙度的影響

　　通過分析可知，在所選的切削深度范圍內，切削深度對表面粗糙度基本沒有影響。為了進一步研究切削深度對鈍化刀具車削形成的表面粗糙度的影響規(guī)律，采用小切削深度，研究鈍化對車削所形成的表面粗糙度的影響。測量結果見表3。

表3 小切削深度參數(shù)對表面粗糙度的影響

　　根據(jù)表3中實驗結果繪制切削深度對表面粗糙度影響規(guī)律如圖7所示。從圖中可以看出，在切削深度為20μm時，鈍化刀具所形成表面粗糙度比同一條件下其他切削深度所形成的表面粗糙度低，未鈍化刀具沒有此現(xiàn)象?？梢?，當切削深度約為20μm時，鈍化半徑對表面粗糙度的影響比較明顯。

圖7 小切削深度對表面粗糙度的影響

小結

（1）采用特殊的裝夾方式，在合理的加工參數(shù)下通過國產(chǎn)小型鈍化機作鈍化處理后，可以得到光滑均勻的正倒圓切削刃。

（2）PCD刀具車削1060鋁合金時，進給量對表面粗糙度的影響，切削速度和切削深度對表面粗糙度的影響較小。在相同切削條件下，使用相同切削參數(shù)鈍化刀具車削1060鋁合金所獲得的表面粗糙度低于未鈍化刀具。隨著進給量的增大，鈍化對表面粗糙度的影響越來越大，在進給量較大時鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。刀具經(jīng)鈍化后消除了刃口毛刺和微刃口，同時在刃口處形成一個倒圓形刃口半徑。刃口半徑的存在對工件已加工表面起到了擠壓修光作用，提高了工件表面質量。

（3）鈍化刀具在切削深度為20μm時加工獲得的表面粗糙度低于其他切削深度，鈍化對表面粗糙度的影響比較明顯。

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