加工灰铸铁工件时,表面粗糙度和形位公差是加工质量的最基本保证。加工效率也决定了市长/市场竞争力。
因此更多的大型企业采用专机或流水线作业对灰铸铁进行切削加工,但在机床的升级过程中,对刀具的要求也逐渐提高,不仅要满足加工性能,还要提供生产效率。因此本文重点介绍一下切削加工灰铸铁的刀具选择。1、灰铸铁的材质性能及典型零部件
灰铸铁主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷,是应用最广的铸铁,其产量占铸铁总产量80%以上。灰铸铁又称为灰口铸铁,其石墨形态呈条片状。灰铸铁具备良好的减震性和减摩性,同时由于价格低廉,生产工艺简单,至今被大量使用于汽车等行业。
目前常用灰铸铁作为主要材料的典型零部件包括:刹车盘、制动鼓、皮带轮、飞轮、发动机缸体,发动机缸盖,变速箱壳体,空调压缩机气缸,上下法兰,点击壳,机床导轨等。
2、切削加工灰铸铁的刀具材质
目前,加工灰铸铁的数控刀具有硬质合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具(CBN刀具)。
(1)硬质合金刀具:常采用硬质合金刀具的牌号有YG6,YG6X等,加工灰铸铁时由于硬质合金对线速度敏感,线速度越高,刀具耐用度就越低,导致换刀频次高,影响加工效率,在小批量加工时选择硬质合金刀具更经济。
(2)陶瓷刀具:陶瓷刀具的硬度虽高于硬质合金刀具,但由于脆性大,遇到硬质点,白口组织易崩刀,对于精铸件或者余量尺寸均匀的灰铸铁件可选择陶瓷刀具;
(3)立方氮化硼刀具:立方氮化硼刀具是目前大批量生产灰铸铁件的理想刀具,可承受高温,高速,断续等工况,尤其BNK30材质其最高线速度达到2000m/min,在不考虑机床刚性的基础上,同时遇到硬质点,白口组织不需要先退火,可直接加工工件不崩刀。
3、立方氮化硼刀具切削加工灰铸铁的切削参数
4、灰铸铁件的切削加工刀具的改进方案
(1)以典型零部件刹车盘为例:
通过机床的升级,切削加工灰铸铁刹车盘的刀具也得到改近,从一开始的单面依次加工,改为现在的双刀同时进行,刹车盘平面度一致性高,效率成倍提高,尤其流水线作业,效率显著提升。刹车盘切槽刀也由复合焊接形式转变为整理结构形式,不仅适用于粗加工,并且可实现挖槽不崩刀。
(2)以制动鼓为例
早期制动鼓都是两次装夹才能完成加工工序,现在通过机床装夹工具的改善,可采用一次装夹,通过切削刀具将制动鼓车削工序一次完成。节省时间,大幅提高生产效率。
5、切削加工灰铸铁的刀具优化
(1)立方氮化硼定位坑刀片和整体打孔刀片:方便刀具定位,特别适合仿形加工和高速切削。
(2)立方氮化硼修光刃刀片:同等进给量,获得更高的表面质量;同等表面粗糙度,可采用大的进给量,降低单件加工时间,提高加工效率;
(3)立方氮化硼涂层刀片:平滑涂层与CBN母材完美结合,可获得更优异的切削性能,提高加工精度和寿命。
6、切削加工灰铸铁的案例参数
(1)切削加工灰铸铁刹车盘的案例参数
工件名称:刹车盘
工件材料:HT250
工件硬度:HB170-210
选用刀片:BNK30 TNGA120408-6S
切削参数:Vc=1000m/min,ap=0.3mm,Fr=0.2mm/r
相较于某欧系品牌CBN刀片,BNK30材质立方氮化硼刀片寿命提高60%,效率提高25%。
(2)切削加工灰铸铁制动鼓的案例参数
工件名称:制动鼓
工件材料:HT250
工件硬度:HB170-210
选用刀片:BN-S300 CNMN120716
切削参数:Vc=380m/min,ap=2.5mm,Fr=0.65mm/r
相较于涂层硬质合金刀片,BN-S300材质的刀具寿命是涂层硬质合金刀具的5.3倍,效率提高1.5倍。
(3)切削加工灰铸铁皮带轮的案例参数
工件名称:园林机械皮带轮
工件材质:灰铸铁有白口
工件硬度:局部达HRC60且硬度不均匀
加工方式:仿形切槽,切槽深2mm;
刀具牌号:BN-K10;
切削参数:Fr=0.1mm/r,Vc=85m/min;干切
加工效果:BN-K10材质立方氮化硼刀片单刃寿命300件,比原用硬质合金刀片提高几十倍。