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产品知识

细长轴类丝杠零件淬火后采用CBN刀具加工效果显著提升

发布日期:2020-05-27 10:04:41

导读:所谓的细长轴类零件,就是长度与直径之比大于25(即L/D>25)的轴。如车床上的丝杠、光杠是典型的零部件之一。
        所谓的细长轴类零件,就是长度与直径之比大于25(即L/D>25)的轴。如车床上的丝杠、光杠是典型的零部件之一。而且经过淬火后的细长轴类(丝杠)零件硬度高,更难加工,车削过程中极易产生变形,出现直线度、圆柱度等加工误差,不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求,使切削加工很困难。

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由于细长轴的长径比很大,刚性很差。在切削时,受切削力、装卡力、自身重力、切削刃、振动等因素的影响,容易出现以下问题:

(1)切削时生产的径向切削力与装卡径向分力的合力,会使工件弯曲,工件旋转时引起振动,从而影响加工精度和表面质量。

(2)由于工件自身变形而加剧工件的振动,影响加工精度和表面质量。

(3)工件转速高时,离心力的作用,加剧了工件的弯曲和振动。

(4)在加工时,在切削热作用下,会引起工件弯曲变形。

因此,在车削细长轴时,无论对刀具、机床、辅助工具、切削用量的选择,工艺安排和技术操作有较高的要求,要求合理选择切削参数,合理选择切削用量。

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淬火后的细长轴类丝杠零件加工刀具的选择

    细长轴丝杠淬火后硬度高达HRC62,早期全部都是采用磨削工艺,简单工艺流程为:锻造—退火—切削加工(粗车,半精车外圆、螺纹)—热处理—磨削加工(粗磨,半精磨,精磨外圆、螺纹)—检验。中间有几次失效处理。

随着刀具材料的不断研发,现在很多细长轴丝杠采用以车代磨工艺加工淬火后的细长轴丝杠零件,不仅效率得到提高,而且降低了生产成本,改善后的加工工艺为:锻造—退火—切削加工(粗车,半精车外圆、螺纹)—热处理—精加工(粗车外圆,螺纹)—检验。

目前常用的刀具材质为BN-S20材质和BN-H10材质,其BN-S20材质主要用于粗加工工序。BN-H10材质主要用于精加工工序。CBN刀具主要用于精加工工序,可获得较高表面光洁度和尺寸精度。

    BN-S20材质加工淬火后的细长轴零件丝杠的优势:(1)硬度高,耐磨性和耐热性好;(2)抗冲击性强,避免了刀具崩口,碎裂的问题;(3)高速切削效率高;(4)干式切削减少环境污染;(5)刀具寿命长。

    BN-H10材质加工淬火后的细长轴零件丝杠的优势:(1)高硬度;(2)耐磨损性和耐崩损性兼备;(3)刀片夹紧方式灵活,加工效率高;

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淬火后的细长轴类丝杠零件加工刀具几何形状的选择

在介绍刀具的几何形状前,先来介绍一下如何能减小细长轴类丝杠零件在车削中出现弯曲、变形等问题。

车削加工细长轴类丝杠零件时,采用跟刀架制成细长轴类丝杠零件,跟刀架可以跟随车刀移动,抵消径向切削时可以增加工件的刚度、减少变形。从而提高细长轴类丝杠零件的形状精度和减小表面粗糙度。

其次是刀具的几何形状的选择:如选择硬质合金刀具加工淬火前的细长轴类丝杠零件时,则要考虑很多刀具角度,如前角,断屑槽,刃倾角,刀尖圆弧角等问题。如采用CBN刀具加工淬火后的细长轴类丝杠零件,则主要考虑圆弧角,刃口形式即可,选择较小的刀尖圆弧角,减少径向切削力,同时保证切削刃保持锋利状态,不需要考虑断屑槽,因为淬火后的细长轴类丝杠零件的切屑是碎屑,不会缠绕工件。

加工淬火后的细长轴类(丝杠)零件的案例参数

1)车削加工淬火后的细长轴丝杠为例

2.jpg 

工件材质GCr15滚珠丝杠  
工件硬度:HRC60-62

刀片型号:BN-H10  
切削参数:Fr=0.1mm/r,Vc=150m/min,干切

刀具材质

表面粗糙度

BN-H10材质

Ra0.8  

某品牌PCBN刀片

Ra1.2-1.6

2)铣削加工淬火后的细长轴丝杠螺旋槽现场图片

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