純鉬的數(shù)控車削加工工藝*

劉文彥

(綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川綿陽 621000)

1 純鉬材料加工工藝性概述

1.1 材料特點(diǎn)

鉬是一種銀灰色的難熔VIB族金屬，其熔點(diǎn)為2 610℃，沸點(diǎn)為5 560℃，具有耐高溫、高硬度、耐磨、導(dǎo)熱性好、膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。通常用作合金及不銹鋼的添加劑，可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫強(qiáng)度及耐腐蝕性能，也廣泛應(yīng)用于石油和化工、電氣和電子技術(shù)、冶金機(jī)械、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等民用領(lǐng)域。

1.2 加工工藝性

鉬是具有很高熔點(diǎn)的難熔粉末冶煉的純金屬，硬度高、脆性大，加工硬化趨勢(shì)嚴(yán)重，散熱性差。另外，鉬與刀具粘附性大，易產(chǎn)生刀、屑粘結(jié)，加劇刀具粘結(jié)磨損，零件的表面粗糙度和尺寸精度很難保證，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，加工工藝性差。

2 加工工藝方法研究與改進(jìn)

根據(jù)對(duì)鉬的加工特性分析和切削加工試驗(yàn)，有針對(duì)性的采取如下措施。

2.1 選用合適的刀具材料

刀具材料性能的優(yōu)劣是影響加工表面質(zhì)量、切削效率、刀具壽命的基本因素。針對(duì)材料鉬，經(jīng)過對(duì)刀具材料的物理、力學(xué)性能、密度及耐熱性的多次試驗(yàn)和對(duì)比，選用了如表1所列的刀具材料。對(duì)于表1中的牌號(hào)刀具材料，其使用性能及適用場合，見表2。

表1 刀具材料

表2 使用性能及適用場合

2.2 刀具角度的選擇

在保證刀頭強(qiáng)度的條件下，盡可能使切削刃鋒利。采用大前角，負(fù)刃傾角，小主偏角［2］。見圖1，根據(jù)車刀的幾何角度，前角γ0的大小影響切削刃鋒利程度及強(qiáng)度。增大前角，可使刃口鋒利。刃傾角λs主要影響切屑流動(dòng)方向和刀尖的強(qiáng)度。主偏角kr影響切削刃工作長度，吃刀抗力，刀尖強(qiáng)度和散熱條件。主偏角kr越小，吃刀抗力越大，切削長度越長，散熱條件越好。γ0、λs、kr的取值范圍如表3所列。

圖1 車刀的幾何角度

表3 刀具前角及刃傾角和主偏角的取值范圍 /(°)

2.3 合理選用削參數(shù)

切削參數(shù)是指切削深度ap，進(jìn)給量f及切削速度Vc，即常說的切削三要素。在數(shù)控車削FANUC系統(tǒng)編程指令中用U、F、S分別表示和控制切削深度、進(jìn)給量、切削速度三個(gè)參數(shù)。切削三要素對(duì)刀具壽命的影響很深，由下式可知［5］:

切削深度ap對(duì)刀具壽命影響最小。但切削深度過小時(shí)會(huì)造成刮擦，只切削工件表面的硬化層，縮短刀具壽命;切削深度過大時(shí)，會(huì)使刀具背吃刀量增大，切削抗力增大，刀具易產(chǎn)生異常磨損甚至破損。

進(jìn)給量f是決定被加工零件表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時(shí)也影響加工時(shí)切屑形成的范圍和切屑的厚度。對(duì)刀具壽命也具有較大的影響，進(jìn)給量過小，后刀面磨損大，刀具壽命大幅降低;進(jìn)給量過大，切削溫度升高，刀具后刀面磨損也增大。切削速度Vc對(duì)刀具影響最大，提高切削速度，切削溫度就上升，從而使刀具壽命大大縮短。根據(jù)多次加工試驗(yàn)，在加工純鉬時(shí)選用切削參數(shù)見表4所列。

表4 數(shù)控車削純鉬的切削參數(shù)

2.4 選用合適的切削液和合理的冷卻方法

由于切削時(shí)刀具與工件摩擦?xí)a(chǎn)生大量的切削熱，除少量散逸在周圍的介質(zhì)中外，其余均傳入刀具、切屑和工件中，并使其溫度升高，引起工件熱變形，降低工件的加工精度，加速刀具磨損。

切削液是一種在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具與加工件的工業(yè)液體，具有良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹、除油、排屑等特點(diǎn)。它可以從切削區(qū)帶走大量的熱量，有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。其潤滑作用，可減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，減小切削力、摩擦和功率消耗，降低摩擦區(qū)工件和刀具表面溫度及刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能［2］。

經(jīng)過多次對(duì)純鉬的加工，對(duì)不同切削液的試驗(yàn)、比較和探索，發(fā)現(xiàn)使用乳化液冷卻和潤滑的效果最好。乳化液的通用性強(qiáng)，成本低，使用廣泛。冷卻效果優(yōu)于切削油，潤滑效果優(yōu)于水溶液。

對(duì)于冷卻方法，最好采用噴霧冷卻法和內(nèi)冷卻法［4］。噴霧冷卻法是使高速噴射出的液體細(xì)化成霧狀，使之在切削區(qū)域吸收大量的熱量而產(chǎn)生氣化作用，從而帶走大量的切削熱，達(dá)到充分冷卻及潤滑作用。車削時(shí)應(yīng)在刀具主后刀面處向上噴射至刀刃。

內(nèi)冷卻法是使切削液通過刀體的通道流向刀刃，使刀刃在切削過程中得到充分冷卻，并使刀具與工件的摩擦力減小，達(dá)到潤滑作用。

在數(shù)控車削加工實(shí)際使用中，采用內(nèi)冷法達(dá)到了很好的效果。

3 結(jié)語

經(jīng)過多年的探索、實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，采用以上措施后，使純鉬在數(shù)控車削加工時(shí)不再困難。使純鉬零件的加工合格率由55%～65%提高到98%以上，大大提高了生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］ 王麗潔.數(shù)控加工工藝與裝備［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.

［2］ 韓鴻鸞，鄒玉杰.數(shù)控車工全技師［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］ 陳乃峰.數(shù)控車削技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010.

［4］ 苑海燕.數(shù)控加工技術(shù)教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2009.

［5］ 余英良.數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)［M］.北京:高等教育出版社，2007.