XW-42在數(shù)控車床上的切削加工

李國平，王放達，謝 強

（中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，湖南 株洲 412002）

XW-42冷作模具鋼是一種含鉬、釩的高碳、高鉻合金工具鋼。具有高耐磨性、高抗壓強度；淬火后有高的表面硬度；優(yōu)良的整體淬透性；淬硬時，有優(yōu)良的穩(wěn)定性；優(yōu)良的抗回火軟化性；高沖擊能力；有高抗壓強度；韌性極佳。通常被用作需要很好耐磨性和適當韌性的模具中[1]。

1 XW-42的主要切削特點

1.1 切削力大

材料屬于含鉬、釩的高碳、高鉻合金工具鋼[2]。刀具壽命與被加工零件材料的強度密切相關(guān)，強度與表面硬度一般成正比。該材料淬火后硬度達60HRC～62HRC。零件表面淬火硬度越高，刀具磨損越快，刀具壽命越短，屬于難加工材料。

1.2 加工表面硬化明顯

該材料在切削過程中發(fā)生塑性變形,工件表層硬而脆,特別是在加工刃口部分時,極其容易發(fā)生崩角，降低了零件的可切削性能，給零件的加工帶來一定的困難。

1.3 材料的熱傳導(dǎo)性差

該材料在與刀具刃口摩擦產(chǎn)生的高溫下，切削熱不能夠通過鐵屑的排出而被帶走，使切削產(chǎn)生的熱量集中于刃口，造成刀具材料的熱軟化。同時被切削處局部的高溫極易使得刀刃與切屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴散，形成“刀瘤”，降低了刀具正常使用壽命。

2 加工刀具材料的選擇

根據(jù)XW-42材料的加工和切削性能特點，要求刀具材料必須具有優(yōu)良的耐熱性與耐磨性，以及刀尖鋒利性等特點。經(jīng)過研究分析選用刀具材料為硬質(zhì)合金刀片及陶瓷刀片兩種。

2.1 硬質(zhì)合金刀片

硬質(zhì)合金刀片的基本組成是WC+TiC+TaC+Co,其中Co是結(jié)合相，增加了較多的比例TiC+TaC主要是提高刀具材料的硬度和耐熱性，宜用于難加工材料的切削。此類材料切削時，最大的特點是形成長的帶狀切屑，切屑長不易折斷，切屑從前刀面流出，前刀面承受巨大的壓力與熱量，降低了刀具的熱磨損。

2.2 金屬陶瓷刀片

金屬陶瓷刀片本身具有較高的硬度，良好的耐熱性及抗粘結(jié)性，常被應(yīng)用于熱處理后硬度達到60HRC～64HRC的金屬材料。因其材料成分與金屬材料之間存在本質(zhì)的區(qū)別，刀具與切屑之間的相對摩擦系數(shù)低，二者之間不易發(fā)生黏結(jié)、擴散[3]，對于精加工時改善工件表面加工質(zhì)量有良好的效果。陶瓷刀片非常鋒利，加工時應(yīng)盡量避免斷續(xù)車削，造成車刀崩刃。

3 加工刀具參數(shù)的確定

合理的選用刀具參數(shù)，是延長刀具的壽命與改善工件的表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵。

（1）前角：為了有效減小切削力和降低切削溫度，在保證刃口不崩的前提下選擇前角12°～15°為最佳，在改善切削性能而同時緩解材料表層硬化現(xiàn)象。

（2）后角：為了提高粗加工效率，增大切削深度，通常取后角6°～9°。精加工時為追求較高的機械加工精度與表面粗糙度質(zhì)量，可以適當加大刀具后角，一般取后角10°～18°為宜。

（3）主偏角、副偏角、刃傾角：為了增強強度刀尖的強度，優(yōu)化切削力的分配，并提高切屑與刀具二者之間的流動流暢性，一般取主偏角65°～85°，副偏角6°～10°，刃傾角取負值Rs=-10°～-4°。

（4）刀尖圓?。簽榱思訌姷都鈴姸龋η蟛槐廊械那疤嵯?，圓弧半徑取R0.4～0.8，粗車或者進給量大時，采用較大值；精車時為獲得良好的表面加工質(zhì)量，宜采用較小值。

（5）加工XW-42材料時，為了有效防止產(chǎn)生積屑瘤、減少切削阻力、降低刀具與材料之間的摩擦阻力，宜盡量選用具有較高表面粗糙度的前、后面及刃口。

4 切削用量

4.1 切削速度v

在機床動力及主軸剛性允許的情況下，可適當提高切削速度。一般粗加工時，切削XW-42材料時切削速度按平時加工Cr12MoV材料50%～60%；精加工時，切削XW-42材料時切削速度按平時加工Cr12MoV材料20%～30%。

4.2 進給量f

為了提高工件粗加工過程中的加工效率，宜選取進給量為f=0.2mm～0.6mm；淬火后精加工時為獲得良好表面加工質(zhì)量，進給量一般是選f=0.1mm～0.25mm。

4.3 背吃刀量

工件熱處理前一般選取ap=0.6mm～1.5mm，工件熱處理后表面淬火硬度高，背吃刀量宜選取ap=0.1mm～0.2mm。

表1 加工XW-42時推薦的切削用量

5 切削液

由于加工XW-42時工件熱傳導(dǎo)性能差，切削熱易集中于切削區(qū)域，造成該區(qū)域溫度上升顯著，為了強化冷卻效果，要使用具有良好冷卻性能及潤滑性能的切削液[4]。

推薦使用的切削液有：

（1）防銹乳化油：由防銹乳化油與有機蒸餾水按一定的濃度比例混合配制而成的油水混合物，在加工過程中對工件起到良好的冷卻、潤滑劑清洗的效果，一般用于工件切削深度較大的場合。

（2）表面活性水溶液切削液：主要成分由有機蒸餾水、肥皂水及無水碳酸鈉等化學原料混合配制而成，其濃度比例可根據(jù)需求進行適當?shù)恼{(diào)整，適用于工件追求良好表面加工質(zhì)量時的精密加工。

6 加工實例

用于XW-42材料加工編程實例。

圖1

粗加工程序：

精加工程序：

7 結(jié)語

綜上所述，材料XW-42數(shù)控車車削的基本原則是：粗加工時，宜選用韌性好、強度高的硬質(zhì)合金刀片；精加工時，選用金屬陶瓷刀片，因與材料親和力差，高速加工切削性好，刀具參數(shù)因盡可能的合理將刀刃磨得鋒利。同時在切削過程中，應(yīng)確保切削液供應(yīng)充足。各種措施方法應(yīng)靈活配合使用以獲得良好的車削加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。