淺析20CrMnTi鍛軸車削工藝與刀具應(yīng)用

葉榕偉 崔福來(lái)

摘 要：本文根據(jù)20CrMnTi材料的特性在經(jīng)過(guò)鍛造及熱處理后的軸類零件工藝分析，對(duì)零件在車削過(guò)程中的影響，提出解決方案及刀具型號(hào)的選擇，實(shí)現(xiàn)提高加工效率和降低加工成本。

關(guān)鍵詞：20CrMnTi；鍛軸；熱處理；31303C；氮化鈦涂層刀具

Abstract：According to the features of 20CrMnTi material after forging and heat treatment of shaft parts technology analysis， the impact on the parts in the turning process， put forward the solution and the selection of cutting tool type， improve the machining efficiency and reduce the processing cost.

Key words：20CrMnTi；Forging shaft；Heat treatment；31303C；Titanium nitride coating knives

1 工藝分析

20CrMnTi屬于滲碳鋼，通用的含碳量為0.17%～0.24%的低碳鋼。具有良好的滲碳淬透性、低溫沖擊韌性和抗疲勞性等優(yōu)質(zhì)性能，廣泛應(yīng)用于：汽車行業(yè)的零部件如齒輪軸類、齒輪、活塞類零等以及飛機(jī)上各種特殊零件。

20CrMnTi通過(guò)鍛打工藝可以使材料纖維組織更致密分布更合理是進(jìn)一步提高零件機(jī)械性能的途徑，一般生產(chǎn)工藝為：下料—鍛造—正火—機(jī)械加工—滲碳淬火—精磨，經(jīng)過(guò)鍛造正火后的零件硬度一般為200-230HB達(dá)到適合零件的車削要求，但是在實(shí)際情況中存在兩種干擾切斜加工因素：

一是由于零件在經(jīng)過(guò)鍛打過(guò)程中的捶打及正火等熱處理過(guò)程難以避免地造成零件形狀有變形，在零件車削中的晃動(dòng)造成對(duì)刀具的沖擊；

二是零件表面有比較厚氧化皮情況，存在帶狀組織不均勻情況，增加對(duì)刀具的磨損程度，對(duì)于后續(xù)的切削加工帶來(lái)一定的影響，在車削加工在追求高效率高質(zhì)量的要求下，對(duì)零件加工工藝分析及加工中刀具的選擇應(yīng)用提出了要求。

工藝中針對(duì)切削加工中避免鍛件毛坯存在對(duì)刀具沖擊及表面氧化皮，在開(kāi)始的粗加工先將表面有沖擊及氧化皮盡快去掉，盡量減少對(duì)刀具的磨損，第一刀就要切過(guò)表面氧化皮保護(hù)好相對(duì)脆弱的刀尖，延長(zhǎng)刀具使用壽命，后續(xù)加工中對(duì)刀具沖擊較少以提高加工效率為主。

2 切削刀具應(yīng)用

刀具使用壽命與零件材料及切削用量有密切關(guān)系，首先考慮加工成本以及加工效率選擇最合理的刀具，可轉(zhuǎn)位不重磨刀具已被廣泛應(yīng)用，刀片的幾何角度完全由刀片及刀頭定位來(lái)控制，不受操作工人技術(shù)水平而影響，合理切削用量選擇是保證零件的加工尺寸精度和表面粗糙度的保證，通過(guò)充分發(fā)揮刀具性能，能提高刀具實(shí)際耐用度，最大限度的提高效率降低生產(chǎn)成本。

1）粗加工中為盡快去掉較厚的氧化皮，由于受到表皮的沖擊影響使用較低速度加大切削用量，在切削三要素中的切削深度的選擇考慮到鍛件表面晃動(dòng)及氧化皮較厚，為下一工序加工做好準(zhǔn)備，切削厚度一般選在2-2.5mm，轉(zhuǎn)速相對(duì)較低盡量減少鍛件對(duì)道具的沖擊切削速度V=50m/min，進(jìn)給量在0.25mm/n，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)對(duì)比，選擇材質(zhì)為YT15 型號(hào)30313C的價(jià)格較低的重磨刀片在粗加工中能取得不錯(cuò)的效果，在已有的切削要素中具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，減少換到刀片次數(shù)，單個(gè)刀片加工零件也較多能較好降低加工成本。

2）精加工首先要考慮的是零件的精度要求，其次是提高加工效率，在前工序中已將20CrMnTi鍛件表面氧化皮加工過(guò)，到了材料芯部硬度比氧化皮已有所降低，外形光圓也沒(méi)有了對(duì)刀具的沖擊力情況，所以在刀具的選擇上應(yīng)更加著重刀具選擇的合理使用性，刀具在加工過(guò)程中前刀面與后刀面都要承受切削熱和摩擦力作用，經(jīng)實(shí)踐表明使用機(jī)夾式氮化鈦圖層的硬質(zhì)合金刀片效果明顯，因?yàn)榈亪D層的化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化性能及抗蝕性能優(yōu)良，不易與被加工的金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，摩察系數(shù)低，具有干潤(rùn)滑抗粘刀作用，韌性及熱硬性高，能承受一定程度的變彈性形壓力，適用于高速切削，加工效率提高顯著，經(jīng)實(shí)踐中精加工選擇切削速度V=120m/min，切削深度=0.6-0.8mm，進(jìn)給量為=0.15mm/n，中采用肯納KC9125硬質(zhì)合金涂層刀片取得不錯(cuò)的精加工效果，刀具的耐用度較好減少換到次數(shù)節(jié)約了加工時(shí)間生產(chǎn)效率明顯提高，在大批量的生產(chǎn)中成效更顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

分析20CrMnTi鍛軸特性，在實(shí)踐中合理選擇切削用量，結(jié)合實(shí)際情況配合刀具型號(hào)選用在加工中充分發(fā)揮刀具性能，提高加工效率降低加工成本。

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作者簡(jiǎn)介：

葉榕偉（1974-），男，廣東江門人，本科，助理工程師，高級(jí)技師，研究方向：金工實(shí)習(xí)、數(shù)控技術(shù)應(yīng)用；

崔福來(lái)（1990-），男，廣東江門人，本科，助理工程師，技師，研究方向：金工實(shí)習(xí)、CNC數(shù)控技術(shù)。