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关于灰铸铁零件切削表面粗糙度的影响因素

http://www.momo35.com    来源:郑州华菱超硬材料有限公司    日期:2019-05-17

表面粗糙度作为灰铸铁表面质量的一项重要衡量指标,不仅直接决定了灰铸铁零件的外观精美程度,而且对机器的装备质量及灰铸铁零件的使用寿命都有着很大的影响。本文着重从机床、刀具、切削参数三方面分析如何提高灰铸铁零件的表面粗糙度,资料由华菱超硬提供,分享给大家以供探讨。
 
1、机床对灰铸铁零件表面粗糙度的影响
机床刚性差,主轴精度差,机床固定不牢固,机床各部件配合间隙较大等因素都会影响灰铸铁零件的表面粗糙度。
举个例子:如机床主轴跳动精度是0.002mm,也就是2微米跳动,那理论上是不可能加工出粗糙度会低于0.002mm粗糙度的工件,一般表面粗糙度Ra1.0的工件还可以加工出来。并且灰铸铁本身是铸造件,就不会像钢件一样轻松加工出较高的表面粗糙度,再加上机床自身的条件差,更难保证表面粗糙度。
机床刚性一般是出厂时就设置好的,无法修改,除了机床刚性外,还可调整主轴间隙,提高轴承精度等,使机床间隙变小,从而对灰铸铁零件在加工中获得较高的表面粗糙度得到一定保障。
 
2、切削刀具对灰铸铁零件表面粗糙度的影响
    刀具材料,几何参数的选择不恰当,刀具磨损等因素都会影响表面粗糙度。
(1)刀具材料的选择
当刀具材料与被加工材料金属分子亲和力大时,被加工材料容易与刀具粘结而生成积屑瘤和鳞刺,因此凡是粘结严重的,摩擦严重的,表面粗糙度就大,反之就小。同样加工灰铸铁零件,硬质合金刀片很难达到Ra1.6的表面粗糙度,即使达到了,其刀具寿命也大打折扣,而BNK30牌号的CBN刀具则由于刀具材料摩擦系数低,优异的高温热稳定性和耐磨性,可在切削速度高出硬质合金几倍的条件下,轻松加工出Ra1.6的表面粗糙度,同时刀具寿命是硬质合金刀具的几十倍,表面亮度提高一个数量级。

(2)刀具几何参数的选择
刀具几何参数中对表面粗糙度影响较大的是主偏角Kr、副偏角Kr'和刀尖圆弧半径re。当主、副偏角小时,已加工表面残留面积的高度亦小,因而可减小表面粗糙度;副偏角越小,表面粗糙度越低,但减小副偏角容易引起震动,故减小副偏角,要根据机床的刚性而定。刀尖圆弧半径re对表面粗糙度的影响:在刚度允许的情况下re增大时,表面粗糙度将降低,增大re是降低表面粗糙度的好方法。因此减少主偏角Kr、副偏角Kr’以及增大刀尖圆弧半径r,均可减小残留面积的高度,从而降低表面租糙度。
工程师说过,“对于刀尖圆弧角的选择建议依据加工工件的刚性和粗糙度要求选择,如果刚性好,尽量选择大的圆弧角,不但可提高加工效率,亦可提高加工表面光洁度;但镗孔时或者切削细长轴或薄壁零件时因为系统刚性差,常选用较小的刀尖圆弧半径”。
    (3)刀具磨损
刀具的磨损分为三个阶段:初期磨损、正常磨损和剧烈磨损。当刀具进入剧烈磨损阶段,刀具后刀面磨损率急剧上升,系统又趋向于不稳定,振动随之增大,表面粗糙度的变化幅度也急剧上升。
在灰铸铁领域,很多零件都属于批量生产,对其产品质量的一致性和生产效率要求较高,因此很多机加工企业不等到刀具达到剧烈磨损第三阶段就选择换刀,也称之为强制换刀,机加工企业会对刀具进行反复测试,确定一个临界点,在保证灰铸铁表面粗糙度要求和尺寸精度的情况下,又不影响整体生产效率。
 
3、切削参数对灰铸铁零件表面粗糙度的影响
切削参数选择的不同,对表面粗糙度影响较大,应引起足够的重视。精加工是保证灰铸铁零件表面粗糙度的重要工序,因此精加工时,切削参数应以保证灰铸铁零件表面粗糙度为主,并兼顾生产率和必要的刀具寿命。精加工的吃刀深度是根据加工精度和表面粗糙度要求,由粗加工后留下的余量确定的,一般吃刀深度控制在0.5mm以内。同时在机床刚性条件许可的条件下,可充分发挥刀具的切削性能,采用较高的切削速度对灰铸铁零件进行高速加工。
 
4、其他因素对灰铸铁零件表面粗糙度的影响
   如灰铸铁零件自身存在一些铸造缺陷,切削液选择不合理,加工方式的不同等都会影响灰铸铁零件的表现粗糙度。
    华菱超硬刀具工程师说过,“除了机床,刀具,切削参数三大因素外,切削液,灰铸铁零件本身,加工方式等因素也对灰铸铁零件的表面粗糙度造成一定的影响,如车削、铣削、镗削灰铸铁零件时,在机床,切削参数等因素都许可的条件下,华菱超硬CBN刀具亦可加工出Ra0.8的表面粗糙度,但对刀具寿命会有所影响,具体需要根据实际加工情况判断。”
 
5、总结:
鉴于表面粗糙度对机器零件使用性能有较为直接的影响,而实际生产中影响表面粗糙度的因素又是来自多方面的,因此应该全方面兼顾各种因素,对表面粗糙度根据需要提出比较经济适用的要求。
 
 
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