硬態車削淬硬鋼切削參數對表面粗糙度影響分析

牛亞軍（焦作市技師學院,河南　焦作　454000）

硬態車削淬硬鋼切削參數對表面粗糙度影響分析

牛亞軍
（焦作市技師學院,河南焦作454000）

淬硬鋼是一種典型的難加工材料，傳統的加工方法存在較多的缺陷。利用PCBN刀具實現淬硬鋼的硬態車削加工，可以獲得較高的表面粗糙度。本文利用硬態車削技術車削淬硬鋼，分析不同的切削參數對表面粗糙度的影響規律，為后期切削參數的優化奠定了基礎。

淬硬鋼；硬態車削；切削參數；表面粗糙度

1　引文

淬硬鋼是一種非常難加工的材料，具有較高的硬度和強度，其洛氏硬度可以達到50～65HRC[1]。因此，在對淬硬鋼的加工過程中，面臨很多困難，如機床剛性、刀具磨損、已加工表面質量的保證等等[2]。探索加工淬硬鋼新的方法顯得尤為重要。

對于淬硬鋼的加工，目前常用的方法主要為磨削，但由于該種方法加工效率低、成本高、污染嚴重，材料表面易產生燒傷，并且很難實現對于一些復雜的成型表面的加工。所以，傳統的磨削加工超硬合金零件的方法不能滿足現代綠色制造發展趨勢的要求。

近年來，硬切削技術發展非常迅速，特別是將硬切削與特種加工理論的結合，為難加工材料的超精密加工帶來了技術上的革新。相關研究表明：將硬切削技術應用在淬硬鋼的切削過程中，可以極大的改善了加工質量，這樣便可實現以車代磨，縮短了產品的制造周期。

2　試驗裝置

試驗目的：采用PCBN刀具對淬硬鋼棒料進行外圓車削試驗，試驗現場如圖1所示。加工之后通過白光干涉儀測量淬硬鋼已加工表面，采集表面粗糙度數據，分析工藝參數對表面粗糙度的影響規律。

3　試驗結果與分析

待加工之后，卸下工件，測量淬硬鋼已加工表面三維微觀形貌，如圖2所示。

3.1機床轉速對表面粗糙度影響規律

從3圖中可以看到，在硬態車削淬硬鋼的加工過程中，曲線呈現連續上升的趨勢，這可以說明，隨著機床轉速的增加，工件已加工表面粗糙度Ra會有增大的趨勢，這主要是因為隨主軸轉速的提高，前刀面與切屑間的摩擦時間變長，剪切角變大，引起已加工表面變形增大，即表面粗糙度增大，尤其是當轉速達到250r/min后，表面粗糙度有明顯增加的趨勢。

3.2進給量對表面粗糙度影響規律

圖中可以看到，進給量對表面粗糙度有較大的影響，具體表現為，隨著進給量f的增大，工件的已加工表面粗糙度值Ra都會急劇的增大。這是因為一方面，隨著進給量f的增大，刀具切削工件所產生的切削在寬度上面會有一定的增加后，切削力也有相應的增大，機床以及工藝系統產生的振動也會增大，導致表面粗糙度值也相應地增大。另一方面隨著進給量的增加，使得切削力增大，單位時間內金屬去除量增多，切削溫度升高，使得刀具磨損較為嚴重，工件表面發生裂紋、破碎的現象增多，這些原因使得表面粗糙度值增大。因此在選擇切削加工參數時，為了得到較高的加工表面，應適當選取較小的進給量。

4　結論

在硬態車削淬硬鋼過程中，工藝參數對表面粗糙度有較大的影響，其中以機床轉速和進給量影響最為明顯，為獲得良好的加工表面，應選擇合適的切削參數。

[1]鐘國晉，陳五一.立方氮化硼刀具精車淬硬鋼[J].機械制造,1990(10):18-20.

[2]陳國鋒.精銑代磨45#淬硬鋼的切削研究[D].遼寧:遼寧工程技術大學,2000.

牛亞軍（1986—），男，河南博愛人，本科，二級實習指導教師，研究方向：機械。