镍基合金喷焊层的切削加工气动蝶阀

镍基合金喷焊层的切削加工

镍基合金喷焊层的切削加工 2011： 1 引言我公司为邯钢制造的1680mm精轧机引进的是德国西马克的制造技术，其输入辊道辊子是高速运转的零件，辊子表面采用当今世界上最先进的镍基合金粉末热喷涂技术，喷层为1.5mm，经高温重溶后冷却成形，硬度值达到HRC55～60。辊子总长2382mm，辊身直径f260mm，长1900mm，粗糙度Ra1.6µm，圆柱度0.1，其尺寸公差和形位公差要求通过切削加工给予保证。2 切削工艺分析由于缺少加工镍基合金喷焊层的经验，最初选择加工淬硬钢的办法，用复合氮化硅陶瓷刀具，粗车、半精车留余量0.3mm，在外圆磨床上选用刚玉砂轮磨削达图纸要求。但由于喷焊层材料中含有较高的Ni、Cr、B、Si等合金元素，重熔后的组织细密，在600～800℃高温条件下仍有很高的硬度和强度，且脆性大、塑性差，刚玉砂轮对其切削特别困难，一个台班磨削量直径仅0.02mm，且需修磨砂轮十余次，第一件辊子磨削达图纸要求消耗工时40h，效率低，成本高。据此看来，传统的加工方法对喷焊层的加工不适用。经分析，决定采用复合氮化硅刀具粗加工和半精加工，用立方氮化硼(CBN)刀具精加工，取消砂轮磨削的方式进行切削试验。复合氮化硅刀具具有低密度、高强度、高硬度的物理特性，室温硬度值达HRA92，有很好的切削能力和耐磨性，可以加工硬度达HRC65的各类淬硬钢和硬化铸铁。其抗弯强度为700～900MPa，抗热震性能好，断裂韧性值优于其它系列的陶瓷刀具，可以断续加工高强度的零件毛坯。立方氮化硼(CBN)刀具具有极高的硬度、极好的耐磨性和较好的抗热震性能，是加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金的理想刀具材料。3 切削试验1) 切削试验参数粗加工和半精加工选用复合氮化硅刀具，粗车切削速度V=30m/min，半精车V=60m/min，选用机床为车床。精加工选用立方氮化硼刀具，V=90m/min，选用机床为数控车床。2) 试验效果分析复合氮化硅刀具在GV=60m/min时刀具磨损严重，无法完成半精车工作，切削速度仅能达到30～40m/min，但其抗冲击韧性比较好，可以对不规整的毛坯进行粗加工。立方氮化硼刀具在V=90m/min时，刀具轻微磨损，可以继续切削，但刀具磨损后，由于辊身长1900mm，切削时间长，辊身后半段表面粗糙度值增加，满足不了图纸的要求。3) 确定切削参数通过以上试验结果分析，确定粗车不规整的毛坯时选用复合氮化硅刀具，切削速度V=35m/min，半精车和精车均选用立方氮化硼刀具，半精车V=60m/min，精车V=80m/min。经过多次的使用，证明机床、刀具、切削用量的选择都是比较合理的，用立方氮化硼刀具以车代磨加工喷焊辊子可以得到理想的尺寸精度，形状精度，粗糙度稳定在Ra1.6～0。8µm以内，完全满足设计图纸要求。4 立方氮化硼刀具的使用要点由于立方氮化硼刀具具有脆性大，塑性差，对冲击的振动载荷比较敏感，所以在使用中应注意以下几个方面的问题。1) 选择刚性好的工艺系统由机床——工件——刀具——顶尖组成的工艺系统如果刚性差，振动大，将大幅度降低切削性能和加工效率，刀具耐用度明显下降。所以使用立方氮化硼刀具的机床应具有良好的刚性，足够的功率和较高的转速。一般首选中型或重型机床。2) 防止工件对刀具的冲击由于喷焊辊子是用合金粉末热喷涂后高温重熔形成，难免会出现少量挂瘤，这在切削时将对刀具形成冲击，造成崩刀。所以对这类不规则的毛坯，切削时要重新调整切削用量，减少价格昂贵的立方氮化硼刀具的损耗。3) 合理选择切削用量由于喷焊辊子辊身长1900mm，外径f260mm，一次切削时间长达190m/min。如果中途换刀停车，接刀困难，易出现台阶，所以正确选择切削用量是保证喷焊辊切削加工一次走刀成形的关键。若切削用量选用过大，则刀具磨损加剧，不能一次走刀完成辊身精车7若切削用量选择过小，则切削时间长，刀具磨损时间长，易引起工艺系统产生振动，无法切削，并将大大降低生产效率。所以用立方氮化硼刀具精加工辊身时，应选择较小的进给量和尽可能高的切削速度以及合适的切削深度，这将有利于保证加工质量和提高生产效率。5 结论用立方氮化硼刀具加工喷焊层可以获得满意的尺寸精度和形状精度，只要在使用中根据工艺系统的刚性，工件的工艺特点，合理地选择刀具的切削参数，充分地发挥立方氮化硼刀具的优越性，就能获得理想的效果。(end)

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