一种静态CCT试样车削的车刀及加工方法

申请号 CN202311585629.2 申请日 2023-11-26 公开(公告)号 CN117564311A 公开(公告)日 2024-02-20
申请人 广东韶钢工程技术有限公司; 发明人 李书红; 钟细平; 曹贤翔; 岳书瓷; 刘永治; 张昊; 王川; 冯伟中; 何益定; 张俊; 赵爱萍; 刘海文; 王斌; 罗佩娜; 崔大海;
摘要 本 发明 涉及一种静态CCT试样 车削 的车刀及加工方法,加工方法,包括试样热 变形 的 预防 ,试样热变形的预防包括刀具、补偿和降温使用三个方面,使用本发明的车刀对 工件 进行加工,车刀保持锋利,以减少切削时与工件发生摩擦发热;通过使用弹性顶尖进行补偿,补偿工件的轴向伸长,使用时支顶工件的 力 度为轻触顶实;使用 切削液 降低切削 温度 ,开始切削时加注切削液,避免车刀在高温时突然冷却,产生裂纹,在切削过程中进行充分冷却,可减少工件的温度升高,提高车刀的使用寿命和细长轴的加工 精度 。本发明的确保了静态CCT试样的加工精度,降低刀片损耗,有效提高加工效率。
权利要求

1.一种静态CCT试样车削的车刀,其特征在于,包括由硬质合金制成的粗车刀和精车刀,粗车刀用于对工件的粗车加工,精车刀用于对工件的精车加工;
所述粗车刀的主偏为80‑90°,所述粗车刀的副偏角为8°,所述粗车刀的前角为15‑
20°,所述粗车刀的后角为3‑5°,所述粗车刀的刃倾角为3°‑5°;
所述精车刀的主偏角大于90°,所述精车刀的副偏角为8°,所述精车刀的前角为20‑
30°,所述精车刀的后角为4‑6°,所述精车刀的刃倾角为3°‑5°。
2.如权利要求1所述的车刀,其特征在于,所述精车刀的主偏角为93°。
3.如权利要求1所述的车刀,其特征在于,所述粗车刀的刀尖圆弧半径为0.3mm,负倒棱为0.4‑0.6mm。
4.如权利要求1所述的车刀,其特征在于,所述精车刀的刀尖圆弧半径为0.1mm,负倒棱为0.1‑0.2mm。
5.如权利要求1‑4任一项所述的车刀,其特征在于,还包括用高速制成的宽刃刀,所述宽刃刀的主偏角为0°,所述宽刃刀的副偏角为90°,所述宽刃刀的前角为25°,所述宽刃刀的后角为10°,所述宽刃刀的刃倾角为1°30′‑2°,所述宽刃刀的刀尖圆弧半径为5mm。
6.一种静态CCT试样车削的加工方法,其特征在于,包括试样热变形预防,试样热变形的预防包括刀具、补偿和降温使用三个方面,如下:
刀具:使用如权利要求1‑5任一项所述的车刀对工件进行加工,车刀保持锋利,以减少切削时与工件发生摩擦发热;
补偿:通过使用弹性顶尖进行补偿,补偿工件的轴向伸长,使用时支顶工件的度为轻触顶实;
降温:使用切削液降低切削温度,开始切削时加注切削液,避免车刀在高温时突然冷却,产生裂纹,在切削过程中进行充分冷却,可减少工件的温度升高,提高车刀的使用寿命和细长轴的加工精度
7.如权利要求6所述的加工方法,其特征在于,在通过降温预防试样热变形的步骤中,在粗车时使用浓度为10%的具有冷却作用的乳化液作为切削液,在精车时使用浓度为20%的具有冷却及润滑作用的乳化液作为切削液。
8.如权利要求6所述的加工方法,其特征在于,加工方法还包括试样中心孔的修正,如下:
先用卡盘夹持工件一端,另一端用活顶尖顶住,用右偏刀在靠近尾座位置车出一段外圆,用中心钻修正原来的中心孔。
9.如权利要求6所述的加工方法,其特征在于,还包括反向进给加工,如下:
车刀从卡盘方向向尾座方向进给,进给时产生的轴向力由尾座承受,尾座安装弹性顶尖,解决工件热膨胀的问题。
10.如权利要求6所述的加工方法,其特征在于,在车削过程中,使用粗车刀加工的切削深度ap为2‑3mm,进给量f为0.4‑0.5mm,切削速度V为30‑60m/min;
使用精车刀加工的切削深度ap为0.3‑0.5mm,进给量f为0.1‑0.15mm,切削速度V为30‑
60m/min;
使用宽刃刀加工的切削深度ap为0.02‑0.05mm,进给量f为4‑8mm,切削速度V为3‑5m/min。

说明书全文

一种静态CCT试样车削的车刀及加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及车削加工技术领域,更具体地说,它涉及一种静态CCT试样车削的车刀及加工方法。

背景技术

[0002] 静态CCT试样具有直径小、工件长、刚性差的特点,在车削过程中,在切削离心力作用下,工件极易产生弯曲和振动,因此加工起来很困难,尤其是试样的长径比越大,其加工越困难。静态CCT试样各部分质量对转动中心分布不均匀,加工时转愈高,离心力愈大,工件愈易引起振动,致使表面质量下降,甚至造成无法加工。另外,在试样加工过程中,车削一次进给的时间较长,车削热量大部分传给工件,工件温度升高,产生轴向伸长变形,温度愈高,伸长愈大。若工件柄端用顶尖装夹(或一端用卡盘一端用顶尖),轴向伸长会使工件弯曲,也使加工质量下降。目前加工静态CCT试样会存在锥度、中凸度及竹节形等缺陷,因此,有必要设计一种用于静态CCT试样的车削加工工艺来改善上述存在问题。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种静态CCT试样车削的车刀及加工方法,确保了静态CCT试样的加工精度,降低刀片损耗,有效提高加工效率。
[0004] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
[0005] 一种静态CCT试样车削的车刀,包括由硬质合金制成的粗车刀和精车刀,粗车刀用于对工件的粗车加工,精车刀用于对工件的精车加工;
[0006] 其中,所述粗车刀的主偏Kr为80‑90°,所述粗车刀的副偏角Kr’为8°,所述粗车刀的前角R0为15‑20°,所述粗车刀的后角a0为3‑5°,所述粗车刀的刃倾角λ0为3°‑5°;
[0007] 其中,所述精车刀的主偏角Kr大于90°,所述精车刀的副偏角Kr’为8°,所述精车刀的前角R0为20‑30°,所述精车刀的后角a0为4‑6°,所述精车刀的刃倾角λ0为3°‑5°。
[0008] 在其中一个实施例中,所述精车刀的主偏角Kr为93°。
[0009] 在其中一个实施例中,所述粗车刀的刀尖圆弧半径R为0.3mm,负倒棱br1为0.4‑0.6mm。
[0010] 在其中一个实施例中,所述精车刀的刀尖圆弧半径R为0.1mm,负倒棱br1为0.1‑0.2mm。
[0011] 在其中一个实施例中,车刀还包括用高速制成的宽刃刀,所述宽刃刀的主偏角Kr为0°,所述宽刃刀的副偏角Kr’为90°,所述宽刃刀的前角R0为25°,所述宽刃刀的后角a0为10°,所述宽刃刀的刃倾角λ0为1°30′‑2°,所述宽刃刀的刀尖圆弧半径R为5mm。
[0012] 一种静态CCT试样车削的加工方法,包括试样热变形的预防,试样热变形的预防包括刀具、补偿和降温使用三个方面,如下:
[0013] 刀具:使用上述的车刀对工件进行加工,车刀保持锋利,以减少切削时与工件发生摩擦发热;
[0014] 补偿:通过使用弹性顶尖进行补偿,补偿工件的轴向伸长,使用时支顶工件的力度为轻触顶实;
[0015] 降温:使用切削液降低切削温度,开始切削时加注切削液,避免车刀在高温时突然冷却,产生裂纹,在切削过程中进行充分冷却,可减少工件的温度升高,提高车刀的使用寿命和细长轴的加工精度。
[0016] 在其中一个实施例中,在通过降温预防试样热变形的步骤中,在粗车时使用浓度为10%的具有冷却作用的乳化液作为切削液,在精车时使用浓度为20%的具有冷却及润滑作用的乳化液作为切削液。
[0017] 在其中一个实施例中,加工方法还包括试样中心孔的修正,如下:
[0018] 先用卡盘夹持工件一端,另一端用活顶尖顶住,用右偏刀在靠近尾座位置车出一段外圆,用中心钻修正原来的中心孔。
[0019] 在其中一个实施例中,静态CCT试样车削的加工方法还包括反向进给加工,如下:
[0020] 车刀从卡盘方向向尾座方向进给,进给时产生的轴向力由尾座承受,尾座安装弹性顶尖,解决工件热膨胀的问题。
[0021] 在其中一个实施例中,在车削过程中,使用粗车刀加工的切削深度ap为2‑3mm,进给量f为0.4‑0.5mm,切削速度V为30‑60m/min;
[0022] 使用精车刀加工的切削深度ap为0.3‑0.5mm,进给量f为0.1‑0.15mm,切削速度V为30‑60m/min;
[0023] 使用宽刃刀加工的切削深度ap为0.02‑0.05mm,进给量f为4‑8mm,切削速度V为3‑5m/min。
[0024] 综上所述,本发明具有以下有益效果:
[0025] 本发明通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法,选择合理的刀具角度和切削用量等措施,可以确保了静态CCT试样的加工精度,降低刀片损耗,有效提高加工效率。附图说明
[0026] 图1是粗车刀的示意图一;
[0027] 图2是粗车刀的示意图二;
[0028] 图3是精车刀的示意图一;
[0029] 图4是精车刀的示意图二。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和实施例,对本发明进行详细描述。
[0031] 值得注意的是,本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定,仅仅只是为了便于描述,不能够理解为对技术方案的限制。
[0032] 一种静态CCT试样车削的车刀,包括由硬质合金制成的粗车刀和精车刀,粗车刀用于对工件的粗车加工,精车刀用于对工件的精车加工;
[0033] 其中,如图1‑2所示,所述粗车刀的主偏角Kr为80‑90°,在该范围内,能够有效减少径向切削力对工件的影响,在粗车时毛坯外圆不规则且带有弯曲,本发明能提高粗车刀的刀尖强度,所述粗车刀的副偏角Kr’为8°,所述粗车刀的前角R0为15‑20°,所述粗车刀的后角a0为3‑5°,所述粗车刀的刃倾角λ0为3°‑5°;
[0034] 其中,如图2‑4所示,所述精车刀的主偏角Kr大于90°,能够减小径向力,还能产生对工件径向的拉力,从而减小了切削时的振动和工件的弯曲变形,所述精车刀的副偏角Kr’为8°,所述精车刀的前角R0为20‑30°,所述精车刀的后角a0为4‑6°,所述精车刀的刃倾角λ0为3°‑5°。
[0035] 进一步的,所述精车刀的主偏角Kr为93°,保证精车刀的刀尖有一定的强度。
[0036] 更进一步的,所述粗车刀的刀尖圆弧半径R为0.3mm,负倒棱br1为0.4‑0.6mm。
[0037] 更进一步的,所述精车刀的刀尖圆弧半径R为0.1mm,负倒棱br1为0.1‑0.2mm。
[0038] 车刀还包括用高速钢制成的宽刃刀,所述宽刃刀的主偏角Kr为0°,所述宽刃刀的副偏角Kr’为90°,所述宽刃刀的前角R0为25°,所述宽刃刀的后角a0为10°,所述宽刃刀的刃倾角λ0为1°30′‑2°,所述宽刃刀的刀尖圆弧半径R为5mm。
[0039] 在车削静态CCT试样的过程中,由于温度的升高,试样的长度会伸长,比如,经计算一根长120mm的工件温度每升高60℃,其长度可伸长0.18mm。如果不解决长度补偿的问题,工件将发生弯曲变形,本发明提供一种静态CCT试样车削的加工方法,包括试样热变形的预防,试样热变形的预防包括刀具、补偿和降温使用三个方面,如下:
[0040] 刀具:使用上述的车刀对工件进行加工,车刀保持锋利,以减少切削时与工件发生摩擦发热;
[0041] 补偿:通过使用弹性顶尖进行补偿,弹性顶尖是通过内部的蝶形弹簧的收缩,来补偿工件的轴向伸长,使用时支顶工件的力度以轻触顶实为宜,顶紧力过大会使弹性顶尖失去补偿作用,甚至会顶弯工件;过小使顶尖和中心孔接触不充分,降低车削时的平稳性,工件在加工过程中要密切注意顶尖的顶紧情况,及时做相应调整;
[0042] 降温:使用切削液降低切削温度,开始切削时加注切削液,避免车刀在高温时突然冷却,产生裂纹,在切削过程中进行充分冷却,可减少工件的温度升高,提高车刀的使用寿命和细长轴的加工精度。
[0043] 进一步的,在通过降温预防试样热变形的步骤中,在粗车时使用浓度为10%的具有冷却作用的好富顿HC767磨削液作为切削液,在精车时使用浓度为20%的具有冷却及润滑作用的好富顿HC767磨削液作为切削液,降温效果明显。
[0044] 中心孔是工件加工时的定位基准,中心孔需光洁无毛刺与顶尖接触良好,否则直接影响试样加工时的稳定性及加工精度,所以静态CCT试样中心孔需要修正,静态CCT试样车削的加工方法还包括试样中心孔的修正,如下:
[0045] 先用卡盘夹持工件一端,另一端用活顶尖顶住,用右偏刀在靠近尾座的位置车出一段外圆,用中心钻修正原来的中心孔。
[0046] 本发明采用四爪卡盘来装夹,因为四爪卡盘具有可调整被夹工件圆心位置的功能。当毛坯加工余量充足时,可将弯曲过大的毛坯部分“借正”,保证各外径有足够的加工余量;另外还能将毛坯中部弯曲量部分转移到卡盘上,有利于中部加工。毛坯装夹时,卡盘夹持不宜过长,避免产生重复定位,一般在15‑20mm,必要时加垫片或4‑6mm钢丝充当垫片,这样可以克服因材料尾端外圆不平而受力不均,迫使工件弯曲的情况。
[0047] 进一步的,静态CCT试样车削的加工方法还包括反向进给加工,如下:
[0048] 车刀从卡盘方向向尾座方向进给,进给时产生的轴向力由尾座承受,尾座安装弹性顶尖,能很好的解决工件热膨胀的问题;而且走刀抗力方向是工件受拉应力,当大进给切削时,Px力较大,使工件从卡盘到车刀之间产生较大的拉应力有效的减小工件的径向跳动,消除大幅度的振动,有利于获得较高的精度和较小的表面粗糙度。
[0049] 进一步的,在车削过程中,使用粗车刀加工的切削深度ap为2‑3mm,进给量f为0.4‑0.5mm,切削速度V为30‑60m/min;
[0050] 使用精车刀加工的切削深度ap为0.3‑0.5mm,进给量f为0.1‑0.15mm,切削速度V为30‑60m/min;
[0051] 使用宽刃刀加工的切削深度ap为0.02‑0.05mm,进给量f为4‑8mm,切削速度V为3‑5m/min。
[0052] 静态CCT试样的车削加工由于试样刚性差,车削时产生的受力、受热变形较大,很难保证试样的加工质量要求,本发明通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法,选择合理的刀具角度和切削用量等措施,可以确保静态CCT试样的加工精度,降低刀片损耗,有效提高加工效率。
[0053] 以下通过具体的实施例说明本发明的技术方案。
[0054] 实施例
[0055] 在本实施例中,修正试样中心孔后,工件按要求装夹好,用车刀在靠近尾座和卡盘工件刚性较好的部位,通过使用弹性顶尖进行补偿。
[0056] 使用本发明的粗车刀、精车刀及宽刃刀进行加工,其中,粗车两段外圆,切削时以工件发生轻微振动则退刀。加工出的长度约为总长的1/3,这样就节省了部分时间,采用左偏刀方式进行精车加工,车削到底。
[0057] 加工过程中要充分加注冷却液,降低切削热对工件的影响;留意顶尖与工件的顶紧情况,及时做相应的调整。
[0058] 对比例
[0059] 本对比例采用现有加工方法,静态CCT试样长度长,刚性差,无法直接车出中间支承位。在加工尺寸为Φ6×85㎜的静态CCT试样,加工烦琐且费时。另外采用右偏刀向卡盘方向进给,会形成一个向卡盘方向的推力,由于卡盘没有长度补偿功能,很容易使工件发生弯曲变形。工件一旦发生弯曲变形,车削就很难进行下去,又得重新下料加工。这种加工方法效率很低,并且加工精度也很难保证。
[0060] 实施例和对比例的加工精度如下表1所示。
[0061] 表1实施例和对比例的加工精度要求
[0062]
[0063] 根据实施例与对比例的加工精度比较可知,本发明对车刀及加工工艺作出改进后,加工制得的静态CCT试样能够达到精度要求,而现有工艺加工的静态CCT试样难以达到精度要求,可见,本发明能够有效地提高静态CCT试样的加工精度。
[0064] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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