硬质合金内偏刀低速切削精车内孔
一、精车内孔存在的主要问题及分析
1、用高速钢内孔刀低速精车内孔时,车出来的孔虽然表面粗糙度较小,但容易产生锥度,使内孔的尺寸精度受到影响。要消除内孔锥度,虽可将低速改为中速切削,但又由于切削时刀具会产生积屑瘤,使车出来的内孔表面粗糙度增大,不容易达到Ra1.6。
2、若用高速钢车刀高速精车内孔,由于高速钢耐热性和耐磨性较差,车刀容易磨损,让刀现象严重,尺寸不易控制。
3、若用硬质合金车刀高速精车内孔,会出现刀杆刚性差,振动大,车出来的内孔表面容易产生波纹,影响内孔精度。
那么,问题的关键到底在哪里呢？经认真分析仔细观察,发现问题还是出现在切削速度和刀具上。高速钢车刀是比较容易刃磨,也容易磨得锋利。因此,用高速钢车刀低速精车内孔本来是一种较好的办法,但尺寸精度与表面粗糙度精度两项都合格的不超过40%。为什么一种较好的加工方法效果不佳呢？经过再次分析、观察和研究,发现高速钢车刀虽然很锋利,但耐热和耐磨性都比较差。精车内孔时,要始终保持切削刃的锋利,才不容易产生让刀,不出现锥度,要做到这一点,就要保证在三四刀内完成精车切削,否则切削的刀数越多,车刀的主后面就越容易磨损,造成车刀后角减小至零度,甚至形成负后角,这时刀具已经不是在切削车孔,而是在挤压车孔,工件表面因挤压产生弹性复原,对刀具后刀面形成很大压力,导致刀具磨损进一步加剧,此外由于刚性差,加工时产生让刀现象,如此反复进刀,直到产生加工硬化。此时工件表面硬度已接近刀具硬度,如果厚度达到0.07至0.5mm,会使车削内孔无法保证精度,这也是高速钢车刀低速切削会产生锥度的原因。
二、解决精车内孔存在问题的方法
根据上述问题,选择用硬质合金内偏刀进行低速切削精车内孔。选用硬质合金车刀是因为硬质合金车刀具有耐热性和耐磨性的特点,正好弥补高速钢刀的缺点,在低速切削时,能提高车刀的耐用度,保持刀刃锋利,防止振动、让刀、产生积屑瘤等不良现象,避免了内孔产生锥度、表面产生波纹,从而提高了内孔的圆度和表面粗糙度的精度,获得良好的孔形精度。刀具的形状和刀头部份的几何角度如下页图示,用这种刀低速切削精车内孔,刀具设计合理,刀具特点适合内孔精车。
(一)刀具设计
要得到较好的精车效果,必须合理选择硬质合金的类型牌号和合理的几何角度以及合适的切削用量。
1、硬质合金类型、牌号的选择。
硬质合金的牌号选择为YG8相当IS0牌号K30。选择根据是取它的使用强度高,抗冲击和抗振性能好,允许切削速度低的特点,有利于精车内孔。
后排屑盲孔精车刀示意图
2、车刀角度的选择
(1)取刃倾角(λS)为正值,刀刃锋利。
(2)主偏角(Kr)为93°-96°,减小径向力。
(3)前角(ro)和后角(a0)均取6°,提高锋利程度。
(4)副偏角(Kr')为6°,减小表面粗糙度。
3、车刀角度选择的根据及分析。
(1)刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角。当刃倾角取为负值时,只能对材料进行粗加工,只有当刃倾角为正值时,才能进行精加工,而且此时刀刃锋利,切削轻快。
(2)主偏角是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。主偏角的选值与工件的径向力大小有直接的关系。当主偏角减小时,刀尖强度增加；当主偏角增大时,工件的径向力减小。所以为了减小径向力,为了可切削内孔台阶端面,主偏角取值为93°-96°。
(3)前角为前刀面和基面之间的夹角。前角一般为5-20°,适当的前角可以使刀刃锋利、便于切削,但前角加大会降低切削刃的强度,在此则为6°。后角是后刀面和切削平面间的夹角,其作用是减小车刀后刀面与工件的磨擦。后角一般为3至12°。粗加工时选取较小值,精加工时选较大值,在此取6°。
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