李國平，王放達(dá)，謝 強(qiáng)

（中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，湖南 株洲 412002）

XW-42冷作模具鋼是一種含鉬、釩的高碳、高鉻合金工具鋼。具有高耐磨性、高抗壓強(qiáng)度；淬火后有高的表面硬度；優(yōu)良的整體淬透性；淬硬時(shí)，有優(yōu)良的穩(wěn)定性；優(yōu)良的抗回火軟化性；高沖擊能力；有高抗壓強(qiáng)度；韌性極佳。通常被用作需要很好耐磨性和適當(dāng)韌性的模具中[1]。

1 XW-42的主要切削特點(diǎn)

1.1 切削力大

材料屬于含鉬、釩的高碳、高鉻合金工具鋼[2]。刀具壽命與被加工零件材料的強(qiáng)度密切相關(guān)，強(qiáng)度與表面硬度一般成正比。該材料淬火后硬度達(dá)60HRC～62HRC。零件表面淬火硬度越高，刀具磨損越快，刀具壽命越短，屬于難加工材料。

1.2 加工表面硬化明顯

該材料在切削過程中發(fā)生塑性變形,工件表層硬而脆,特別是在加工刃口部分時(shí),極其容易發(fā)生崩角，降低了零件的可切削性能，給零件的加工帶來一定的困難。

1.3 材料的熱傳導(dǎo)性差

該材料在與刀具刃口摩擦產(chǎn)生的高溫下，切削熱不能夠通過鐵屑的排出而被帶走，使切削產(chǎn)生的熱量集中于刃口，造成刀具材料的熱軟化。同時(shí)被切削處局部的高溫極易使得刀刃與切屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，形成“刀瘤”，降低了刀具正常使用壽命。

2 加工刀具材料的選擇

根據(jù)XW-42材料的加工和切削性能特點(diǎn)，要求刀具材料必須具有優(yōu)良的耐熱性與耐磨性，以及刀尖鋒利性等特點(diǎn)。經(jīng)過研究分析選用刀具材料為硬質(zhì)合金刀片及陶瓷刀片兩種。

2.1 硬質(zhì)合金刀片

硬質(zhì)合金刀片的基本組成是WC+TiC+TaC+Co,其中Co是結(jié)合相，增加了較多的比例TiC+TaC主要是提高刀具材料的硬度和耐熱性，宜用于難加工材料的切削。此類材料切削時(shí)，最大的特點(diǎn)是形成長的帶狀切屑，切屑長不易折斷，切屑從前刀面流出，前刀面承受巨大的壓力與熱量，降低了刀具的熱磨損。

2.2 金屬陶瓷刀片

金屬陶瓷刀片本身具有較高的硬度，良好的耐熱性及抗粘結(jié)性，常被應(yīng)用于熱處理后硬度達(dá)到60HRC～64HRC的金屬材料。因其材料成分與金屬材料之間存在本質(zhì)的區(qū)別，刀具與切屑之間的相對(duì)摩擦系數(shù)低，二者之間不易發(fā)生黏結(jié)、擴(kuò)散[3]，對(duì)于精加工時(shí)改善工件表面加工質(zhì)量有良好的效果。陶瓷刀片非常鋒利，加工時(shí)應(yīng)盡量避免斷續(xù)車削，造成車刀崩刃。

3 加工刀具參數(shù)的確定

合理的選用刀具參數(shù)，是延長刀具的壽命與改善工件的表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵。

（1）前角：為了有效減小切削力和降低切削溫度，在保證刃口不崩的前提下選擇前角12°～15°為最佳，在改善切削性能而同時(shí)緩解材料表層硬化現(xiàn)象。

（2）后角：為了提高粗加工效率，增大切削深度，通常取后角6°～9°。精加工時(shí)為追求較高的機(jī)械加工精度與表面粗糙度質(zhì)量，可以適當(dāng)加大刀具后角，一般取后角10°～18°為宜。

（3）主偏角、副偏角、刃傾角：為了增強(qiáng)強(qiáng)度刀尖的強(qiáng)度，優(yōu)化切削力的分配，并提高切屑與刀具二者之間的流動(dòng)流暢性，一般取主偏角65°～85°，副偏角6°～10°，刃傾角取負(fù)值Rs=-10°～-4°。

（4）刀尖圓?。簽榱思訌?qiáng)刀尖強(qiáng)度，力求不崩刃的前提下，圓弧半徑取R0.4～0.8，粗車或者進(jìn)給量大時(shí)，采用較大值；精車時(shí)為獲得良好的表面加工質(zhì)量，宜采用較小值。

（5）加工XW-42材料時(shí)，為了有效防止產(chǎn)生積屑瘤、減少切削阻力、降低刀具與材料之間的摩擦阻力，宜盡量選用具有較高表面粗糙度的前、后面及刃口。

4 切削用量

4.1 切削速度v

在機(jī)床動(dòng)力及主軸剛性允許的情況下，可適當(dāng)提高切削速度。一般粗加工時(shí)，切削XW-42材料時(shí)切削速度按平時(shí)加工Cr12MoV材料50%～60%；精加工時(shí)，切削XW-42材料時(shí)切削速度按平時(shí)加工Cr12MoV材料20%～30%。

4.2 進(jìn)給量f

為了提高工件粗加工過程中的加工效率，宜選取進(jìn)給量為f=0.2mm～0.6mm；淬火后精加工時(shí)為獲得良好表面加工質(zhì)量，進(jìn)給量一般是選f=0.1mm～0.25mm。

4.3 背吃刀量

工件熱處理前一般選取ap=0.6mm～1.5mm，工件熱處理后表面淬火硬度高，背吃刀量宜選取ap=0.1mm～0.2mm。

表1 加工XW-42時(shí)推薦的切削用量

5 切削液

由于加工XW-42時(shí)工件熱傳導(dǎo)性能差，切削熱易集中于切削區(qū)域，造成該區(qū)域溫度上升顯著，為了強(qiáng)化冷卻效果，要使用具有良好冷卻性能及潤滑性能的切削液[4]。

推薦使用的切削液有：

（1）防銹乳化油：由防銹乳化油與有機(jī)蒸餾水按一定的濃度比例混合配制而成的油水混合物，在加工過程中對(duì)工件起到良好的冷卻、潤滑劑清洗的效果，一般用于工件切削深度較大的場合。

（2）表面活性水溶液切削液：主要成分由有機(jī)蒸餾水、肥皂水及無水碳酸鈉等化學(xué)原料混合配制而成，其濃度比例可根據(jù)需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，適用于工件追求良好表面加工質(zhì)量時(shí)的精密加工。

6 加工實(shí)例

用于XW-42材料加工編程實(shí)例。

圖1

粗加工程序：

精加工程序：

7 結(jié)語

綜上所述，材料XW-42數(shù)控車車削的基本原則是：粗加工時(shí)，宜選用韌性好、強(qiáng)度高的硬質(zhì)合金刀片；精加工時(shí)，選用金屬陶瓷刀片，因與材料親和力差，高速加工切削性好，刀具參數(shù)因盡可能的合理將刀刃磨得鋒利。同時(shí)在切削過程中，應(yīng)確保切削液供應(yīng)充足。各種措施方法應(yīng)靈活配合使用以獲得良好的車削加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。