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| 沈陽(yáng)機(jī)床配件鉸削試驗(yàn)研究和鉸刀優(yōu)化應(yīng)用 | | 發(fā)布者：admin 日期：2012/6/11 點(diǎn)擊：402 | | | 沈陽(yáng)機(jī)床配件針對(duì)電站成套設(shè)備制造行業(yè)的零部件，在對(duì)加工條件和標(biāo)準(zhǔn)鉸刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了直刃鉸刀、斜刃鉸刀、螺旋刃鉸刀三種刃形硬質(zhì)合金鉸刀的沈陽(yáng)機(jī)床配件設(shè)計(jì)工作；采用三種刃形鉸刀進(jìn)行了干式鉸削試驗(yàn)研究；在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)三種刃形鉸刀在鉸削力、表面粗糙度、切屑形狀方面進(jìn)行了對(duì)比評(píng)判，優(yōu)化出使用效果最佳鉸刀為螺旋刃鉸刀。 圖3 螺旋刃鉸刀實(shí)體模型 1 引言
由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，工業(yè)用電量持續(xù)上升，因此電站成套設(shè)備制造行業(yè)生產(chǎn)任務(wù)大幅增加，使得原有的一些機(jī)械加工方法無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要，其中鉸孔加工尤為突出。鉸孔加工以往使用高速鋼鉸刀，加工時(shí)間長(zhǎng)，刀具消耗量大，生產(chǎn)效率低，采用硬質(zhì)合金鉸刀是有效的解決方沈陽(yáng)機(jī)床配件案。以前使用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀，當(dāng)被加工孔較深 (L/D>4)時(shí)，加工過(guò)程中排屑困難，堵塞的切屑刮傷了已加工表面，孔的表面質(zhì)量達(dá)不到要求；并且由于堵塞的切屑擠壓破壞了鉸刀刀刃，致使鉸刀破損嚴(yán)重。為了解決這一問(wèn)題，在對(duì)加工條件和標(biāo)準(zhǔn)鉸刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了三種刃形硬質(zhì)合金鉸刀的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究工作。 本文以解決生產(chǎn)實(shí)際需要為目標(biāo)，并結(jié)合國(guó)際先進(jìn)加工業(yè)日益廣泛采用的干式加工為手段，對(duì)直刃鉸刀、斜刃鉸刀和螺旋刃鉸刀進(jìn)行了鉸削實(shí)驗(yàn)研究，獲得了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)三種刃形鉸刀的鉸削力、表面粗糙度、切屑形狀進(jìn)行沈陽(yáng)機(jī)床配件了綜合對(duì)比評(píng)判，得到直刃鉸刀、斜刃鉸刀、螺旋刃鉸刀的鉸削綜合性能排序，實(shí)現(xiàn)了鉸刀的優(yōu)化，從而優(yōu)選出最佳使用效果的鉸刀，解決了生產(chǎn)實(shí)際需求。 2 三種刃形硬質(zhì)合金鉸刀實(shí)體建模
為更好地直觀了解設(shè)計(jì)的鉸刀幾何形狀及其切削性能，利用I-DEAS軟件進(jìn)行實(shí)體建模工作。在造型的時(shí)候，首先，依據(jù)莫氏錐柄的尺寸，旋轉(zhuǎn)出莫氏錐度圓錐體，利用體切割做出刀柄，再拉伸出圓柱體作為刀體的頸部，旋轉(zhuǎn)拉伸并切割圓柱體，形成鉸刀的螺旋槽，將刀體的頸部與莫氏錐柄連接在一起，接下來(lái)做出刀具工作部分長(zhǎng)度圓柱體，并在此圓柱上面切割出刀片槽，將此帶有刀槽的刀具工沈陽(yáng)機(jī)床配件作圓柱體部分與前面的刀體頸部和莫氏錐柄連接在一起，形成刀體。依據(jù)刀片的實(shí)際幾何尺寸進(jìn)行刀片的實(shí)體模型設(shè)計(jì)，并將刀片移至刀片槽位置，從而鉸刀實(shí)體模型完成，如圖1、圖2、圖3 所示為種刃形鉸刀的實(shí)體模型。根據(jù)實(shí)體模型加工出種刃形鉸刀。 圖5 表面粗糙度對(duì)比曲線圖 3 鉸削力的試驗(yàn)結(jié)果及分析
實(shí)驗(yàn)采用了干式鉸削，通過(guò)試切的辦法最終確定了應(yīng)采取的合理切削用量。使用了直刃鉸刀、斜刃鉸刀和螺旋刃鉸刀種刃型鉸刀，試驗(yàn)材料為40Cr鋼，切削用量采用在相沈陽(yáng)機(jī)床配件同進(jìn)給量(f=0.1mm/r)與背吃刀量的情況下，通過(guò)改變不同的主軸轉(zhuǎn)速獲得切削力值。整理采集的數(shù)據(jù)，將種刃形鉸刀的鉸削力分別進(jìn)行了對(duì)比，如圖4所示(符號(hào)◆代表直刃鉸刀的鉸削力曲線；符號(hào)■代表斜刃鉸刀的鉸削力曲線；符號(hào)▲代表螺旋刃鉸刀鉸削力曲線)。對(duì)比種鉸刀， 直刃鉸刀受力大于斜刃鉸刀，斜刃鉸刀受力又大于螺旋刃鉸刀。在相同切削條件下，螺旋刃鉸刀的受力最小。 3 表面粗糙度的測(cè)量結(jié)果與分析 表面粗糙度是反映零件表面上微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要指標(biāo)，它主要是由于在加工過(guò)程中刀具和零件表面之間的摩擦，切屑沈陽(yáng)機(jī)床配件分離時(shí)的塑性變形，以及工藝系統(tǒng)中存在的高頻振動(dòng)等原因造成的。加工孔的表面粗糙度的好壞是評(píng)價(jià)一把鉸刀的重要指標(biāo)，因此對(duì)以上實(shí)驗(yàn)加工的孔進(jìn)行表面粗糙度的測(cè)量。圖5為表面粗糙度曲線對(duì)比圖。 在固定進(jìn)給量(f=0.1mm/r)的情況下，變動(dòng)不同的轉(zhuǎn)速，對(duì)比 種刃形鉸刀，可以發(fā)現(xiàn)螺旋刃鉸刀加工孔的表面粗糙度值最小，斜刃鉸刀次之，直刃鉸刀最大。圖6 切屑形貌對(duì)比圖 4 切屑形狀的對(duì)比分析
在測(cè)量三向鉸削力的同時(shí)， 進(jìn)行沈陽(yáng)機(jī)床配件了切屑的搜集。隨著切削用量的改變，切屑形狀有明顯的變化。首先， 在固定進(jìn)給量(f=0.1mm/r)，
工件材料為40Cr鋼的實(shí)驗(yàn)中，
直刃鉸刀在切削用量主軸轉(zhuǎn)速為550r/min，進(jìn)給量為53mm/min的時(shí)候，就呈現(xiàn)為顏色變藍(lán)的螺卷切屑，顏色變藍(lán)是因?yàn)榧庸み^(guò)程中產(chǎn)生的大量切削熱使切屑和空氣中的氧氣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，其中，影響最大的因素是切削速度的改變。而斜刃鉸刀卻是在切削用量變?yōu)橹鬏S轉(zhuǎn)速760r/min，
進(jìn)給量64mm/min的時(shí)候才出現(xiàn)這一現(xiàn)象。螺旋刃鉸刀在切削主軸轉(zhuǎn)速為760r/min，進(jìn)給量為64mm/min，切屑形狀雖然也發(fā)生了變化，顏色有些發(fā)藍(lán)但沈陽(yáng)機(jī)床配件沒(méi)有以上兩種刀具嚴(yán)重。圖6為工件材料為40Cr鋼時(shí)，固定進(jìn)給量(f=0.1mm/r)情況下的切屑形狀對(duì)比圖。 在主軸轉(zhuǎn)速較低的情況下，
三種刃形鉸刀的切屑形狀都呈現(xiàn)為螺旋卷切屑。說(shuō)明鉸刀工作狀態(tài)良好，加工過(guò)程中也沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)熱的現(xiàn)象。在主軸轉(zhuǎn)速選定760r/min，不使用冷卻液的情況下，直刃鉸刀的切屑大多呈現(xiàn)發(fā)藍(lán)的氧化現(xiàn)象，并形成了長(zhǎng)的連續(xù)切屑，這將嚴(yán)重影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。斜沈陽(yáng)機(jī)床配件刃鉸刀在加工40Cr鋼的實(shí)驗(yàn)中，切屑大多呈現(xiàn)為較短的螺旋卷切屑，且顏色發(fā)生了明顯的改變。只有螺旋刃鉸刀的切屑形狀一直保持短螺旋卷切屑，說(shuō)明它工作狀態(tài)良好，只有當(dāng)在主軸轉(zhuǎn)速 760r/min，進(jìn)給量達(dá)到64mm/min的時(shí)候才出現(xiàn)較短較碎的切屑。這也證明了螺旋刃鉸刀的切削性能優(yōu)于斜刃鉸刀和直刃鉸刀。 5 結(jié)論
通過(guò)切削力的測(cè)試， 在同一種切削條件下，即主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量相同的情況下，螺旋刃鉸刀的鉸削力最小，直刃鉸刀的鉸削力最大。
通過(guò)對(duì)3種刃形鉸刀加工工件的表面粗糙度對(duì)沈陽(yáng)機(jī)床配件比分析，螺旋刃鉸刀加工孔的表面粗糙度值最小，斜刃鉸刀次之，直刃鉸刀最大。
通過(guò)觀察對(duì)比 種刃形鉸刀加工工件的切屑形狀， 螺旋刃鉸刀的切屑形狀和顏色最好，說(shuō)明螺旋刃鉸刀的切削狀態(tài)良好，切削性能最好。
綜上所述，可以得出一個(gè)結(jié)論，螺旋刃鉸刀的綜沈陽(yáng)機(jī)床配件合切削性能最好。本次鉸削實(shí)驗(yàn)為生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用提供了依據(jù)，也為今后干式鉸削的深入研究提供了理論基礎(chǔ)。
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