立方氮化硼刀具在加工水压机高低压阀中的应用

倪福君 关怡娟 张鹏立 王佳明 黄文明 孙承东

摘 要:立方氮化硼(PCBN)是超硬材料之一,具有硬度高、耐磨、稳定性好、加工质量高 、适合于切削加工各种淬硬钢及难加工材料,硬度仅次于金刚石,利用立方氮化硼刀具以高精度车削替代磨削加工,省工省时提高生产效率。

关键词:立方氮化硼硬度高低压阀加工精度

中图分类号:TG711 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0107-01

水压机工作台上的高、低压阀,阀口之间配合表面加工质量要求严格,表面粗糙度值为Ra0.4,以前是通过车削后再经过研磨方可达到使用要求,用YW2硬质合金刀具加工,效率低,刀具不耐用,加工表面达不到设计要求,经常出现漏水现象。经使用立方氮化硼PCBN刀具加工,提高了阀的耐磨性,保证了阀表面的加工质量,提高了生产效率,降低了单件加工成本,具有显著的经济效益。

1高低压阀材料的特点

高、低压阀的材料为3Cr13,淬火后硬度为HRC50-55,它的物理和化学性能好,具有较高硬度和耐磨性,能承受较大应力,良好的抗水、气腐蚀性。经热处理磨光后具有很好的稳定性,可适用加工各种泵阀体用料。因其硬脆,以前采用YT15、YW2等硬质合金刀具加工,刀具寿命短、生产效率低、加工质量差。为提高加工效率和加工质量,我们采用PCBN立方氮化硼刀具进行加工,达到了满意的效果。

2刀具的几何角度

车刀采用焊接的方式,将PCBN刀片焊在刀杆上。

外圆车刀:κr=90°,κ′r=5°,α′。=6°～10°,γ。=-2°～-5°,刀尖半径r=o.20mm。

内孔镗刀:κr=75°,κ′r=5°,α′。=6°～10°,r=0°,刀尖半径r=0.2mm。

3切削用量选择

根据经验,使用PCBN立方氮化硼刀具精车高低压阀口及淬硬钢,切削用量,特别是切削速度的选择,重要于刀具几何角度的选择,切削速度的合适与否与刀具的使用寿命有关,PCBN的刀具具有很高的红硬性和耐磨性,切削速度不能太低,切削深度为0.1mm～0.3mm为宜,方能达到加工精度,表面粗糙度Ra0.8,进给量选在0.06mm/r,切削速度为200m/min,提高生产效率,达到很好的表面加工质量。在条件允许下尽可能保证余量均匀,即需提高淬火之前的尺寸精度,加工余量可以延长PCBN刀具的使用寿命。精车时一般不采用切削液,因为使用较高的切削速度,大量的热量被切屑带走,很少会在工件表面产生热损伤及热变形。

4使用效果

使用PCBN刀具与YW2硬质合金刀具精车高低压阀相比提高了刀具的使用寿命,降低了刀具消耗。PCBN刀具的耐用度是YW2硬质合金刀具耐用度的8倍。由于提高了切削用量,减少了换刀和刃磨刀具的辅助时间,提高了生产效率,同时减小了工件加工表面粗糙度值,提高了表面的加工质量。

5注意事项

对刀时要格外小心,避免人为冲击,刀具用钝后要及时刃磨。安装刀具时,刀尖要对准工件中心,过高或低于中心容易产生震动。选择合理的切削用量,尤其是切削速度,过高或过低都会降低刀具的使用寿命。

参考文献

[1] 戴曙.金属切削机床设计(第一版修订版)［M］.北京:机械工业出版社,1981.

[2] 陈宏钧.机械工人切削技术手册［M］.北京:机械工业出版社,2004.

[3] 胡农.车工技师手册［M］.北京:机械工业出版社,1997.