超硬耐磨涂层车加工研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 超硬耐磨涂层车加工研究 摘要 碳化铬是一种新兴的耐磨 材料，广泛应用于航空零件的耐磨涂层， 但是由于碳化铬涂层硬度高，脆性大很 难被除磨加工以外的其它方法加工。但 是采用金刚石刀具进行车加工也是可行 的，通过优化程序，并调试切削参数， 车加工碳化铬涂层完全满足设计要求， 而且合格率，效率也非常好。 中国论文网 /8/view-12875880.htm 关键词 碳化铬；涂层；金刚石； 车削 中图分类号 TG71 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012 ）69-0024- 02 0 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 现代航空技术飞速发展，新材料， 新技术层出不穷。耐磨涂层的出现更解 决了复杂零件内腔装配面易磨损的难题。 在众多耐磨涂层中，航空机匣多采用碳 化铬（化学式：Cr3 C2）涂层。本文重 点研究的问题是这种超硬耐磨涂层的车 加工。 1 超硬耐磨涂层的车加工技术 首先我们先来了解一下碳化铬涂 层的属性。碳化铬常规状态是灰色粉末， 斜方晶系，微维氏硬度（负荷 50g）2 700kg/mm，密度在室温下是 6.68g/mL，熔点 1 890，沸点 3 800， 热膨胀系数 10.310-6K（非常小，在一 般的工程计算中可以忽略不计） ，是非 常优质的耐磨材料。一般采用等离子喷 涂技术，将碳化铬均匀附着在车加工的 工艺槽内，经加工后涂层厚度为 0.1mm0.2mm，非常薄。这就导致这种 涂层易碎，不耐冲击，加工个过程中极 易断裂脱落，因此大都采取磨加工。 但是在工厂财力紧张，没有购买 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 磨削设备，或者零件批量小，不值得为 其购置专门的磨削设备时，车削则是最 好的选择。下面根据涂层性质我们选择 刀具、切削参数、刀具路线。 1.1 刀具选择 首先我们根据加工经验选着刀具， 刀具商专家的推荐，只有两种刀具可以 选择，一种是立方氮化硼车刀片，另一 种是金刚石刀片。经过试切削，立方氮 化硼刀片的消耗是金刚石刀片的 1.5 倍， 表面质量，加工合格率也不如金刚石刀 片，唯一的优势是价格略低，但是在实 际生产中时间是最宝贵的，零件的质量 是最重要的，所以我们选择价格略贵， 但加工效率，性能稳定的金刚石刀片。 材质确定了，接下来是刀具的技术条件。 考虑到金刚石刀具脆性大选用的是 55 不带后角的 R0.8 车刀片。但是加工中， 珍重刀具切削力明显不够锋利，加工中 让刀较大，最为严重的涂层在加工中时 常脱落掉块。所以又试验有后角的刀片， 涂层脱落现象少了，让刀依旧，最后均 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 衡表面粗糙度，和加工合格率，选择了 55待后角 R0.4 的金刚石车刀片。 金刚石刀片简图 2.2 加工参数 涂层脱落断裂除了喷涂的原因外， 就是切削力大导致的。刀具已经是最锋 利的了。保证切削力小，线速度必须要 低，经过反复试验，线速度在 22m/min25m/min 是最合理的。切深粗 车时是 0.05mm0.1mm，精车 0.025mm0.05mm。由于刀具圆角 R0.4mm，为了保证涂层表面粗糙度， 进给 F 为 0.08mm0.1mm。 2.3 刀具路线 通常情况下，切削开阔型面，从 一面进到，从另一面出刀非常简单。但 是这种程序往往在最后情况下出现涂层 脱落。我们与专业的喷涂技术人员探讨 脱落原因，他们告诉我们涂层与及基体 结合部的附着力最弱，而涂层中间位置 结合状况最好。我们根据喷涂技术人员 的建议，将程序的进到位置改至涂层中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 间，圆弧进刀，由中间向两边车削（如 下图） ，这样使进刀的冲击力抵消在结 合力最好的涂层中间，避开涂层结合薄 弱点。 图示：车涂层刀具轨迹 在加工过程中，开始考虑到金刚 石刀片和涂层的熔点都很高，没有使用 冷却液。但即使线速度仅有 22m/min， 产生的切削热也足够影响零件的强度了。 使用冷却液后，涂层表面质量和尺寸的 合格率非常高，而且消除了粉尘，保护 了机床操作者。 我们实际加工的零件规格是：要 求直径 534.025+0.05/-0.025mm，宽度 6.5mm，车削余量 0.3mm0.5mm，试验 车涂层零件的结构强度非常不好按照试 验的结果，加工参数为：刀具：55带 后角金刚石车刀片；转速 S 14R/min； 进给 F 0.1mm/min；切深 ap 0.05mm； 全程喷冷却液。加工后，直径在 534.025 mm534.05mm，表面质量 1.6，跳动，圆度均满足要求。唯一的小 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 瑕疵是涂层的上下两端直径有 0.01mm0.02mm 的差距，这是由于零 件的结构强度造成的，建议如果尺寸要 求严格，就编制斜线程序，在程序中补 偿，这样就弥补了上下直径不一的缺陷。 3 结论 在后续的涂层加工中，采用金刚 石刀片车加工超硬耐磨涂层（如碳化钨 涂层）均取得了良好的效果，而且零件 的合格率在 95%以上，达到了预期目的， 而且加工效率也 很高，刀具消耗每个 零件一片刀片，而且刀片还可以返磨， 成本非常低，完全满足大批量生产的要 求。而且不用购置专用设备，一般的数 控车床都可以加工，节约了购置设备的 成本，也节省了车间的空间。同时车涂 层可以