硬態(tài)車削淬硬鋼切削參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響分析

牛亞軍（焦作市技師學(xué)院,河南　焦作　454000）

硬態(tài)車削淬硬鋼切削參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響分析

牛亞軍
（焦作市技師學(xué)院,河南焦作454000）

淬硬鋼是一種典型的難加工材料，傳統(tǒng)的加工方法存在較多的缺陷。利用PCBN刀具實(shí)現(xiàn)淬硬鋼的硬態(tài)車削加工，可以獲得較高的表面粗糙度。本文利用硬態(tài)車削技術(shù)車削淬硬鋼，分析不同的切削參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律，為后期切削參數(shù)的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

淬硬鋼；硬態(tài)車削；切削參數(shù)；表面粗糙度

1　引文

淬硬鋼是一種非常難加工的材料，具有較高的硬度和強(qiáng)度，其洛氏硬度可以達(dá)到50～65HRC[1]。因此，在對(duì)淬硬鋼的加工過程中，面臨很多困難，如機(jī)床剛性、刀具磨損、已加工表面質(zhì)量的保證等等[2]。探索加工淬硬鋼新的方法顯得尤為重要。

對(duì)于淬硬鋼的加工，目前常用的方法主要為磨削，但由于該種方法加工效率低、成本高、污染嚴(yán)重，材料表面易產(chǎn)生燒傷，并且很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于一些復(fù)雜的成型表面的加工。所以，傳統(tǒng)的磨削加工超硬合金零件的方法不能滿足現(xiàn)代綠色制造發(fā)展趨勢(shì)的要求。

近年來，硬切削技術(shù)發(fā)展非常迅速，特別是將硬切削與特種加工理論的結(jié)合，為難加工材料的超精密加工帶來了技術(shù)上的革新。相關(guān)研究表明：將硬切削技術(shù)應(yīng)用在淬硬鋼的切削過程中，可以極大的改善了加工質(zhì)量，這樣便可實(shí)現(xiàn)以車代磨，縮短了產(chǎn)品的制造周期。

2　試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)?zāi)康模翰捎肞CBN刀具對(duì)淬硬鋼棒料進(jìn)行外圓車削試驗(yàn)，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。加工之后通過白光干涉儀測(cè)量淬硬鋼已加工表面，采集表面粗糙度數(shù)據(jù)，分析工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

待加工之后，卸下工件，測(cè)量淬硬鋼已加工表面三維微觀形貌，如圖2所示。

3.1機(jī)床轉(zhuǎn)速對(duì)表面粗糙度影響規(guī)律

從3圖中可以看到，在硬態(tài)車削淬硬鋼的加工過程中，曲線呈現(xiàn)連續(xù)上升的趨勢(shì)，這可以說明，隨著機(jī)床轉(zhuǎn)速的增加，工件已加工表面粗糙度Ra會(huì)有增大的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)殡S主軸轉(zhuǎn)速的提高，前刀面與切屑間的摩擦?xí)r間變長(zhǎng)，剪切角變大，引起已加工表面變形增大，即表面粗糙度增大，尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到250r/min后，表面粗糙度有明顯增加的趨勢(shì)。

3.2進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度影響規(guī)律

圖中可以看到，進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度有較大的影響，具體表現(xiàn)為，隨著進(jìn)給量f的增大，工件的已加工表面粗糙度值Ra都會(huì)急劇的增大。這是因?yàn)橐环矫?，隨著進(jìn)給量f的增大，刀具切削工件所產(chǎn)生的切削在寬度上面會(huì)有一定的增加后，切削力也有相應(yīng)的增大，機(jī)床以及工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)增大，導(dǎo)致表面粗糙度值也相應(yīng)地增大。另一方面隨著進(jìn)給量的增加，使得切削力增大，單位時(shí)間內(nèi)金屬去除量增多，切削溫度升高，使得刀具磨損較為嚴(yán)重，工件表面發(fā)生裂紋、破碎的現(xiàn)象增多，這些原因使得表面粗糙度值增大。因此在選擇切削加工參數(shù)時(shí)，為了得到較高的加工表面，應(yīng)適當(dāng)選取較小的進(jìn)給量。

4　結(jié)論

在硬態(tài)車削淬硬鋼過程中，工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度有較大的影響，其中以機(jī)床轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量影響最為明顯，為獲得良好的加工表面，應(yīng)選擇合適的切削參數(shù)。

[1]鐘國(guó)晉，陳五一.立方氮化硼刀具精車淬硬鋼[J].機(jī)械制造,1990(10):18-20.

[2]陳國(guó)鋒.精銑代磨45#淬硬鋼的切削研究[D].遼寧:遼寧工程技術(shù)大學(xué),2000.

牛亞軍（1986—），男，河南博愛人，本科，二級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：機(jī)械。