大型襯套零件加工刀具選擇與改制技術(shù)

李琦

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島125105）

0 引言

不銹鋼襯套類零部件是大型柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，加工存在一定困難，主要在于工件為大型襯套件，且壁厚較薄，具體尺寸為工件直徑為φ750mm，長度925mm，壁厚僅25 mm。在加工時(shí)一般選用重型臥式車床，易發(fā)生加工變形；工件材料一般為1Cr18Ni9Ti，材料韌性較大，易發(fā)生粘刀現(xiàn)象，加工材料硬化嚴(yán)重。而且大型車床加工時(shí)不易冷卻，加工過程中刀具在工件上行走近14 km，在加工后期刀具磨損情況加劇。

為解決此類零件的加工難點(diǎn)，筆者在實(shí)踐中經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)可以從加工刀具入手加以解決，通過對(duì)加工刀具各幾何參數(shù)進(jìn)行合理選擇與修磨，并采用合理的切削用量，可以獲得較好的加工精度及表面粗糙度。

1 刀具幾何參數(shù)刃磨技術(shù)分析

1）主偏角與切削力的關(guān)系。對(duì)主切削力FZ的影響：當(dāng)切削面積Ae不變時(shí)，主偏角增大，切削厚度增大，而切削寬度減小，切削層形狀變?yōu)楹穸?，切削力減小。當(dāng)主偏角增大到60°～75°之后，由于刀尖圓弧半徑部份參與切削的比例增大，切削層變薄而寬，主切削力又逐漸增加。對(duì)進(jìn)給抗力和切深抗力的影響，由進(jìn)給抗力=FMsinKr和切深抗力=FMcosKr（FM在基面中垂直于切削刃的切削分力）兩公式可知，進(jìn)給抗力隨主偏角的增大而增大，切深抗力則減小。當(dāng)Kr=90°時(shí)，切深抗力為0。但上兩公式是在刃傾角等于零情況下導(dǎo)出的，當(dāng)不等于零時(shí)，即使Kr=90°，切深抗力也不為0，因?yàn)槿袃A角對(duì)進(jìn)給抗力和切深抗力也有影響。并且在實(shí)際切削時(shí)，由于具有刀尖圓弧半徑和副切削刃參與切削，即使副偏角等于90°時(shí)，也存在切深抗力。

2）主偏角、副偏角對(duì)刀尖強(qiáng)度和散熱的影響。刀尖角加大刀具強(qiáng)度增大，并且散熱面積增大，使切削熱減小，也減小刀具的耐磨。主偏角增大，刀尖角減小，副偏角加大，刀尖角減小。主偏角減小，刀尖角增大，副偏角減小，刀尖角增大。因此選用60°主偏角和15°副偏角。

3）修光刃與加工表面質(zhì)量的關(guān)系。在精車中修光刃是提高表面粗糙度的首選。但是在車削長孔時(shí)修光刃的選擇要適中，修光刃過長易引起刀具振動(dòng)，修光刃小于走刀量又起不到修光作用。在加工此工件時(shí)，刀具在工件上行走時(shí)間長，選用走刀量過小會(huì)使刀具在加工后期產(chǎn)生急劇磨損，選用走刀量大會(huì)使表面質(zhì)量不好，經(jīng)過計(jì)算選用走刀量為0.25 mm，選用修光刃為0.5～0.6 mm。

4）刀具耐磨性與后角及修光刃的關(guān)系。后角的存在可以使刀具主后刀面和工件表面的摩擦減小，后角的過分增大會(huì)降低刀刃的強(qiáng)度。隨著后角的增加，刀具切削刃會(huì)鋒利，但耐磨性差，后角太小則會(huì)與工件產(chǎn)生相互摩擦，產(chǎn)生振動(dòng)，合理選擇后角對(duì)此工件加工十分關(guān)鍵。修光刃不光對(duì)表面粗糙度有影響，對(duì)于刀具耐磨性也有一定的影響。修光刃小，磨損快；修光刃長增加刀具耐磨性，但易引起振動(dòng)。

5）刀具幾何參數(shù)與振動(dòng)的關(guān)系。加工中因鏜桿剛性差，刀具幾何參數(shù)選擇不合理會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)造成工件無法加工。前角增大，切削輕快，不易引起振動(dòng)。在切削剛性差的工件時(shí)采用小的后角和副后角能增加阻尼,防止或減輕振動(dòng)。主偏角增大，減小切削力，減輕振動(dòng)。

6）刃傾角和斷槽寬度對(duì)斷屑的影響。刃傾角主要影響刀頭的強(qiáng)度和排屑方向，斷屑槽的寬窄和方向也決定切屑的排屑方向和斷屑問題。因?yàn)榇斯ぜ椴灰讛嘈嫉牟讳P鋼材料，尤其是精車時(shí)，切屑不斷繞到車刀上會(huì)擠傷工件表面，使表面粗糙度達(dá)不到圖紙要求，所以經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)用如表1所示精車刀角度。在精車時(shí)切削會(huì)因重力和刀具擠壓變形，在一定長度斷屑。

工件毛坯由兩半圓型不銹鋼板焊接而成，在實(shí)際加工中刀桿伸出端近1 m長，故加工剛度較差，在加工中容易產(chǎn)生刀具振動(dòng)，且很容易損壞刀尖。綜合考慮加工過程中各種因素的影響，經(jīng)過多次試切削，最終通過將YG8螺紋車刀改制成為所需刀具，根據(jù)刀具幾何參數(shù)合理修磨，使加工效率得到提高，工件加工質(zhì)量達(dá)到理想效果。刀具改制的幾何參數(shù)如表1所示。

表1 YG8精車刀的幾何角度選擇

表2 實(shí)際加工切削參數(shù)

2 切削用量

經(jīng)過實(shí)際加工檢驗(yàn)，選擇如表2所示的切削參數(shù)可以獲得較好的加工效果。

3 結(jié)論

針對(duì)大型襯套類零件的加工難題，通過對(duì)YG8螺紋車刀進(jìn)行改制，采用合理的刀具刃磨技術(shù)，修磨出適當(dāng)?shù)牡毒呓嵌?，并在?shí)際加工中采用合理的切削參數(shù)，可以獲得較好的表面質(zhì)量及加工效果。