硬质合金车刀
关注↑机工刀具世界↑开阔视野，学习提高
分享到朋友圈，共同进步！
我公司接到一批某产品核心零件（见图1），材质为Cr12MoV模具钢，为满足零件性能要求，必须进行真空淬火达到洛氏硬度 60～64 HRC，进行检测后才能进行加工，该零件难度在于外径上环形齿（以下简称槽型）的加工，零件槽型类似于螺纹牙形，槽宽0.69mm，槽深1.21mm，长度177.84mm。整体零件槽型距公差要求0.01mm以内，零件淬火后硬度高，表面粗糙度值Ra=0.8μm，整体毛坯造价不菲，且槽型加工好以后无法用三维坐标测量机进行测量，如果采用加工方法不适当，极易产生零件报废。
为达到零件图样的要求，公司技术人员经过探讨制定了两个加工方案：在数控外圆磨床和数控卧式车床上进行加工。
数控磨床加工方案的加工工艺流程为：毛坯 →粗加工零件各尺寸（车）→真空淬火→磨内孔及端面→车心轴定位内孔→磨外径及槽形→成品。加工完成后，用槽形检验样板进行检验，结果出现砂轮导致磨削出槽形槽距误差0.05mm左右，槽宽和槽深都存在误差，虽然零件粗糙度达到要求，但是零件表面出现轻微烧伤现象，远远达不到零件工艺要求，造成零件报废。分析原因，采用电镀金刚石砂轮粒度细，磨削过程中出现砂轮外表有轻微剥离及粘屑现象，电镀金刚石砂轮受各种因素影响发生化学反应，零件槽型磨削余量偏大，在加工高硬度零件槽型没有成熟经验，磨削过程中需多次停车查看砂轮磨损状况，浪费时间较多。通过网上查询借鉴类似零件成功案例，电镀CBN砂轮可满足加工要求，因交货期短暂，如果定做电镀CBN砂轮周期长，价格亦不菲，因此我们不得不考虑采用数控卧式车床的加工方法方案。
1.数控卧式车床加工方案
国内定制特殊加工刀具制造期长、价格昂贵，不确定能否满足加工零件工艺要求，为了降低加工成本及缩短交货期，在选用刀具加工上大费周折，既要加工好零件上极其细小的槽型，也要考虑到加工刀具在切削中寿命，必须一次性加工好，加工过程中不能换刀，减少各种加工因素造成零件报废。经查阅大量资料筛选，决定采用YT05硬质合金，其特点与钢的化学亲和力小，耐磨性能优异，适于淬火钢，合金钢和高强度的精加工和半精加工，能获得优质美观的精密加工表面，利用YT05硬质合金的特点，我们大胆尝试利用线切割硬质合金做成成型刀具进行加工，经过多次失败中不断的尝试，成功的加工好零件，经检测能达到图样的尺寸及精度要求，加工质量稳定，以下将重点阐述如何用普通硬质合金加工高硬度工件槽型的方法。
根据我公司生产设备及零件工艺要求，该零件的加工工艺流程为：毛坯 →粗加工零件各尺寸（车）→真空淬火→磨内孔及端面→车心轴定位内孔→精车加工外径及槽型→成品。
（1）加工前的准备 在加工前需准备刀具：3把焊接式3mm切槽刀、1把90°外圆车刀、1把内孔镗刀（注：以上刀具系焊接式株洲钻石YT05硬质合金刀具）。
加工需辅助物品：手电筒1个、1:100倍放大镜1个、工件槽形检验样板1个、320#油石条1根、刀具槽型检验样板1个、外径千分尺2把及内径百分量表1把、万能角度尺1把。
（2）刀具的制作 加工前需准备3把YT05焊接式切槽刀（宽度3mm），进行线切割，注意线切割刀具需预留0.1mm刃磨量，磨削3把成型刀具用数控工具磨床进行磨削。
第1把线切割出90°的夹角（见图2a），第2把线切割出直槽部分（见图2b），第3把线切割成型切槽刀（见图3c），3把刀具前面用油石进行修饰即可，刀具主后面5°左右即可，提高刀具切削强度，减少磨损。第1把和第2把刀具磨削后借助角度尺第和千分尺进行测量，用放大镜观察切削刃刃口粗糙度，如达不到要求可以用320#油石条进行刃口修光，第3把成型刀具磨削时，主切削刃端留r0.15的圆弧角，如图3所示。用千分尺和刀具槽型检验样板进行检验磨削至合格尺寸即可，同时亦用320#油石条进行刃口修光，确保加工出工件的表面粗糙度及尺寸。
2.具体操作方法
在粗加工零件时各尺寸留0.3mm精加工余量，内孔半精加工留0.2mm余量；将粗加工好的零件进行真空淬火至60～64HRC；对零件内孔、端面进行加工至图样尺寸要求；将内孔磨削好的零件在CAK6360b卧式数控车床上进行精加工外圆，由于零件同心度要求较高，为保证零件精度，在精加工时用心轴(图2)定位工件内孔，将装卡加工好的心轴用磁性千分表检验跳动，保证跳动0.005mm以内，然后将磨削好的零件与心轴进行配合，同时用心轴上螺母进行锁紧，顶尖定位心轴中心孔，用90°外圆车刀精加工外圆至图样要求尺寸，用千分尺进行检验；然后同时装卡好线切割3把刀具，因零件槽型距离要求严格，加工前借助1：100倍放大镜进行外径及端面对刀，保证误差值0.01mm以内，参考下表格工艺参数表1，用数控机床切槽循环程序进行切槽，加工时注意切削排屑方向，利用切削液充分冷却刀具。
3.加工槽型过程中遇到问题
在数控卧式车床上加工首件时，设定主轴转速120r/min，径向进给率0.1 mm/min，第1把刀程序运行切削时正常，第2把刀由于我们忽略了刀具的刃口修饰刃崩，加工45个槽时，铁屑成面条状，停车进行检查，发现刀具刃崩严重，刀具挤屑，导致零件槽型挤压变形，造成零件报废。
第二件加工时修正好刀具以后，降低主轴转速及径向进给率，第1把刀和第2把加工时切削声音和排屑很正常，第2把刀切削完以后程序暂停察看零件表面粗糙度达到要求，继续运行程序第3把刀进行精加工零件，程序运行完成后，观看零件表面质量优异，测量时发现零件槽型深浅不对称，仔细查找原因，成型刀具在精加工时在槽底停留时间较短，每切一个槽型，程序运行后快速退刀，造成零件槽型深浅不一。
解决方案：降低主轴转速及径向进给率，对刀具刃磨时进行刃口修光，程序运行时在槽底停留时间延长1s。吸取了前面失败教训，再次加工时设定主轴转速80 r/min径向进给率0.07 mm/min，3把刀具在充足的冷却液中，循环切槽程序终于在5h后完美加工好槽型，用线切割检验样板进行灯光缝隙检验，加工后零件获得优异的表面质量，能够满足图样尺寸及公差要求。加工工艺参数见附表。表格中所用刀具均是株洲钻石YT05硬质合金焊接刀具。
4.结语
根据表中的加工艺参数进行加工，在经过多次失败中摸索，利用YT05硬质合金的优点，线切割 成型刀具，在数控卧式车上上加工成功案例，成功替代了加工高硬度零件在数控磨床上加工的先例，为加工高硬度工件采用普通硬质合金加工积累了经验，且磨损的硬质合金刀具也可再次进行线切割，进行刃磨。降低了加工成本同时，亦缩短了加工时间，提高了生产效率，顺利完成了产品的交付计划。
（本文刊登在《金属加工（冷加工）》201４年第０１期，作者单位：河南省新乡市宏盛机械有限公司 ）机工刀具世界
致力于指导制造业一线技术员工
合理选用数控刀具
介绍刀具行业最新技术进展
推荐最新数控刀具产品
为制造业创造价值
微信：MW1950CT 邮箱：MW1950CT@126.com
《金属加工》出品
