提高铸铁缸体cbn刀片寿命

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1、提高铸铁缸体CBN刀片寿命　　【摘要】本文在铣削原理应用的上，通过优化铣削加工路径、加工参数以及改变切削环境和增加工修光刃的四种方式，解决了CBN刀片寿命过低问题。【关键词】铣削；CBN；寿命；加工参数1、引言随着我国汽车制造业的发展，我们对工件的表面质量及加工效率的要求也越来越高，与此同时我们对新技术、新工艺的要求也越来越迫切，而CBN刀具以其优异物理和化学性能被广泛应用，有效的填补了这项空白。CBN（立方氮化硼）这种硬度仅次于金刚石的第二种超硬材料，具有极高的化学稳定性，可广泛应用于钢制品的切削加工，完全能够胜任淬硬钢、高速钢、冷硬铸铁等难加工材料的切削加工，是目前实现“

2、以切代磨”的最佳刀具之一，被认为是21世纪最具有发展前途的刀具材料之一。股份公司缸体加工车间在精加工缸体顶面和缸孔过程中正在采用CBN材料的刀具，在保证质量和效率的前提下，我们希望它的加工成本最低。而实际上缸体顶面采用CBN刀片精加工时，刀具寿命仅为40-50件/刃，单件成本过高，难以接受。2、加工工艺分析与改进62.1问题描述缸体顶面精加工为面铣精加工工序，其中缸体材料为HT250，硬度为HRB86-102，表面粗糙度度Ra0.8，整体加工工况并不是很恶劣，但CBN刀片切削刃时常出现异常磨损，加工后CBN刀具的磨损形式如图1所示，为有效解决此问题，后续我们将进行详细的分析与

3、论证。2.2铣削过程分析与优化铣削即铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。铣削主要通过旋转的多切削刃刀具，沿着工件在几乎任何方向上执行可编程的进给运动，从而完成金属切削。铣削过程中的刀片异常破损与铣削方向、刀具的直径和与工件的相对位置有着密切关系。2.2.1铣削方向铣削按方向来分，可分为顺铣和逆铣两种情况，顺铣即指工件的进给方向与切削区域的铣刀旋转方向相同。顺铣产生切屑相对于一个刀片而言，入口时切屑厚度最大，出口时切屑厚度为零。反之即为逆铣。6从受力角度分析而言，顺铣产生产切削力是通过工件向工作台方向传递。而逆铣产生切削力的方向则是使工件远离工作台的方向，这将

4、使工件定位存在不稳定的因素。如果加工过程采用逆铣可能导致工件表面光度达不到目标值或刀片出现异常破损的情况，经过实际验证，本道工序采用的正是顺铣，铣削方向上不存在问题。2.2.2刀具与工件相对直径与位置关系从理论上讲，铣面的过程中，推荐铣刀的直径比工件宽度大20%-50%，如果需要几次走刀完成面的加工，则应采取刀具直径与被加工件表面宽度比值应为4/3，并且每次刀具进给无需全直径加工，这样可有效保证形成良好的切屑和每一个刀片受到相对稳定的切削力。另外，铣刀定位（主轴中心）应与工件表面宽度的中心存在一个小幅的偏离，并使其紧靠中心非常有力，因为此时每个刀片形成的切口非常小，并且刀片的

5、进入和退出有利于切屑形成和防止冲击载荷。但是如果二者中心重合，就会出现很不利的情况。当切削刃进入和退出切口时，大小平均的径向力在在方向上不断变化，使机床主轴引起振动或损坏，并且刀片也可能出现破碎或加工表面质量差等问题。缸体顶面最大宽度为186mm，最小宽度为130mm，考虑加工成本，选用Φ160mm刀盘，采用顺铣，走刀路径如图2所示，原有加工路径偏移工件中心，受力不均匀，调整8mm后，加工工况有所改善。2.3加工参数分析与优化在解决刀具寿命异常时通常有改变刀具结构和形式、优化刀具材质和槽型以及优化加工参数等三方面内容，其中优化加工参数无须投入，应用也最多。62.3.1优化加工

6、参数加工参数由三个部分组成：切深ap、进给速度fn及切削速度vc。这三项指标，每一项都会对刀具的加工寿命存在影响，但影响的程度各不相同。其中切深对刀具寿命影响最小，切削速度对刀具寿命影响最大。我们通常通过ap减少走刀次数；通过fn实现更短的切削时间；通过vc实现最佳的刀具寿命；所以我们对现场加工参数进行了如下优化：切削深度为固定的工艺余量0.5mm，不做优化；进给速度由2030mm/min优化至3000mm/min；切削速度由原来的850m/min优化至753.5m/min（推荐切削速度为800-1000m/min）。优化后刀具的加工寿命提升到70-80件/刃，但仍没有达到我

7、们预期，后续我们将进行其它方面的优化。2.3.2改变切削环境6切削环境对刀具的寿命也有至关重要的影响，一般来说，破损刀片后刀面磨损较严重，前刀面有稍许磨损，本次发现刀片并不是真正的磨损而是崩刃，所以怀疑是否是切削环境导致刀具异常破损呢？经过细致的分析发现，刀片加工过程中，由于刀盘直径较大，切削过程中有部分刀片在“宏观上”看冷却液喷淋的并不是很充分，而在“微观上”刀片的尖角与工件接触时，冷却液就更不能喷到实际想要的位置上，外冷式加工与钻头等内冷式加工相比，冷却效果前者要远远差于后者。所以刀片加工过程中与工