硬态车削淬硬钢切削参数对表面粗糙度影响分析

牛亚军（焦作市技师学院,河南　焦作　454000）

硬态车削淬硬钢切削参数对表面粗糙度影响分析

牛亚军
（焦作市技师学院,河南焦作454000）

淬硬钢是一种典型的难加工材料，传统的加工方法存在较多的缺陷。利用PCBN刀具实现淬硬钢的硬态车削加工，可以获得较高的表面粗糙度。本文利用硬态车削技术车削淬硬钢，分析不同的切削参数对表面粗糙度的影响规律，为后期切削参数的优化奠定了基础。

淬硬钢；硬态车削；切削参数；表面粗糙度

1　引文

淬硬钢是一种非常难加工的材料，具有较高的硬度和强度，其洛氏硬度可以达到50～65HRC[1]。因此，在对淬硬钢的加工过程中，面临很多困难，如机床刚性、刀具磨损、已加工表面质量的保证等等[2]。探索加工淬硬钢新的方法显得尤为重要。

对于淬硬钢的加工，目前常用的方法主要为磨削，但由于该种方法加工效率低、成本高、污染严重，材料表面易产生烧伤，并且很难实现对于一些复杂的成型表面的加工。所以，传统的磨削加工超硬合金零件的方法不能满足现代绿色制造发展趋势的要求。

近年来，硬切削技术发展非常迅速，特别是将硬切削与特种加工理论的结合，为难加工材料的超精密加工带来了技术上的革新。相关研究表明：将硬切削技术应用在淬硬钢的切削过程中，可以极大的改善了加工质量，这样便可实现以车代磨，缩短了产品的制造周期。

2　试验装置

试验目的：采用PCBN刀具对淬硬钢棒料进行外圆车削试验，试验现场如图1所示。加工之后通过白光干涉仪测量淬硬钢已加工表面，采集表面粗糙度数据，分析工艺参数对表面粗糙度的影响规律。

3　试验结果与分析

待加工之后，卸下工件，测量淬硬钢已加工表面三维微观形貌，如图2所示。

3.1机床转速对表面粗糙度影响规律

从3图中可以看到，在硬态车削淬硬钢的加工过程中，曲线呈现连续上升的趋势，这可以说明，随着机床转速的增加，工件已加工表面粗糙度Ra会有增大的趋势，这主要是因为随主轴转速的提高，前刀面与切屑间的摩擦时间变长，剪切角变大，引起已加工表面变形增大，即表面粗糙度增大，尤其是当转速达到250r/min后，表面粗糙度有明显增加的趋势。

3.2进给量对表面粗糙度影响规律

图中可以看到，进给量对表面粗糙度有较大的影响，具体表现为，随着进给量f的增大，工件的已加工表面粗糙度值Ra都会急剧的增大。这是因为一方面，随着进给量f的增大，刀具切削工件所产生的切削在宽度上面会有一定的增加后，切削力也有相应的增大，机床以及工艺系统产生的振动也会增大，导致表面粗糙度值也相应地增大。另一方面随着进给量的增加，使得切削力增大，单位时间内金属去除量增多，切削温度升高，使得刀具磨损较为严重，工件表面发生裂纹、破碎的现象增多，这些原因使得表面粗糙度值增大。因此在选择切削加工参数时，为了得到较高的加工表面，应适当选取较小的进给量。

4　结论

在硬态车削淬硬钢过程中，工艺参数对表面粗糙度有较大的影响，其中以机床转速和进给量影响最为明显，为获得良好的加工表面，应选择合适的切削参数。

[1]钟国晋，陈五一.立方氮化硼刀具精车淬硬钢[J].机械制造,1990(10):18-20.

[2]陈国锋.精铣代磨45#淬硬钢的切削研究[D].辽宁:辽宁工程技术大学,2000.

牛亚军（1986—），男，河南博爱人，本科，二级实习指导教师，研究方向：机械。