纯钼的数控车削加工工艺*

2014-03-27刘文彦

机械研究与应用 2014年3期

刘文彦

(绵阳职业技术学院，四川绵阳 621000)

1 纯钼材料加工工艺性概述

1.1 材料特点

钼是一种银灰色的难熔VIB族金属，其熔点为2 610℃，沸点为5 560℃，具有耐高温、高硬度、耐磨、导热性好、膨胀系数低等优点。通常用作合金及不锈钢的添加剂，可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温强度及耐腐蚀性能，也广泛应用于石油和化工、电气和电子技术、冶金机械、医药和农业等民用领域。

1.2 加工工艺性

钼是具有很高熔点的难熔粉末冶炼的纯金属，硬度高、脆性大，加工硬化趋势严重，散热性差。另外，钼与刀具粘附性大，易产生刀、屑粘结，加剧刀具粘结磨损，零件的表面粗糙度和尺寸精度很难保证，严重影响产品质量，加工工艺性差。

2 加工工艺方法研究与改进

根据对钼的加工特性分析和切削加工试验，有针对性的采取如下措施。

2.1 选用合适的刀具材料

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。针对材料钼，经过对刀具材料的物理、力学性能、密度及耐热性的多次试验和对比，选用了如表1所列的刀具材料。对于表1中的牌号刀具材料，其使用性能及适用场合，见表2。

表1 刀具材料

表2 使用性能及适用场合

2.2 刀具角度的选择

在保证刀头强度的条件下，尽可能使切削刃锋利。采用大前角，负刃倾角，小主偏角［2］。见图1，根据车刀的几何角度，前角γ0的大小影响切削刃锋利程度及强度。增大前角，可使刃口锋利。刃倾角λs主要影响切屑流动方向和刀尖的强度。主偏角kr影响切削刃工作长度，吃刀抗力，刀尖强度和散热条件。主偏角kr越小，吃刀抗力越大，切削长度越长，散热条件越好。γ0、λs、kr的取值范围如表3所列。

图1 车刀的几何角度

表3 刀具前角及刃倾角和主偏角的取值范围 /(°)

2.3 合理选用削参数

切削参数是指切削深度ap，进给量f及切削速度Vc，即常说的切削三要素。在数控车削FANUC系统编程指令中用U、F、S分别表示和控制切削深度、进给量、切削速度三个参数。切削三要素对刀具寿命的影响很深，由下式可知［5］:

切削深度ap对刀具寿命影响最小。但切削深度过小时会造成刮擦，只切削工件表面的硬化层，缩短刀具寿命;切削深度过大时，会使刀具背吃刀量增大，切削抗力增大，刀具易产生异常磨损甚至破损。

进给量f是决定被加工零件表面质量的关键因素，同时也影响加工时切屑形成的范围和切屑的厚度。对刀具寿命也具有较大的影响，进给量过小，后刀面磨损大，刀具寿命大幅降低;进给量过大，切削温度升高，刀具后刀面磨损也增大。切削速度Vc对刀具影响最大，提高切削速度，切削温度就上升，从而使刀具寿命大大缩短。根据多次加工试验，在加工纯钼时选用切削参数见表4所列。

表4 数控车削纯钼的切削参数

2.4 选用合适的切削液和合理的冷却方法

由于切削时刀具与工件摩擦会产生大量的切削热，除少量散逸在周围的介质中外，其余均传入刀具、切屑和工件中，并使其温度升高，引起工件热变形，降低工件的加工精度，加速刀具磨损。

切削液是一种在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具与加工件的工业液体，具有良好的冷却性能、润滑性能、防锈、除油、排屑等特点。它可以从切削区带走大量的热量，有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。其润滑作用，可减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，减小切削力、摩擦和功率消耗，降低摩擦区工件和刀具表面温度及刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能［2］。

经过多次对纯钼的加工，对不同切削液的试验、比较和探索，发现使用乳化液冷却和润滑的效果最好。乳化液的通用性强，成本低，使用广泛。冷却效果优于切削油，润滑效果优于水溶液。

对于冷却方法，最好采用喷雾冷却法和内冷却法［4］。喷雾冷却法是使高速喷射出的液体细化成雾状，使之在切削区域吸收大量的热量而产生气化作用，从而带走大量的切削热，达到充分冷却及润滑作用。车削时应在刀具主后刀面处向上喷射至刀刃。

内冷却法是使切削液通过刀体的通道流向刀刃，使刀刃在切削过程中得到充分冷却，并使刀具与工件的摩擦力减小，达到润滑作用。

在数控车削加工实际使用中，采用内冷法达到了很好的效果。