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精密零件加工过程中,表面烧伤是影响零件质量和性能的常见问题,它会导致零件表面硬度下降、出现裂纹甚至报废。为有效防止表面烧伤,需从加工参数优化、刀具选择与管理、冷却与润滑、工艺改进、设备维护以及操作规范等多个方面入手,以下为你详细介绍:

加工参数优化
合理控制切削速度:切削速度过高会使切削区域温度急剧上升,容易导致表面烧伤。应根据零件材料、刀具材料和加工要求,通过实验确定zui佳的切削速度范围。例如,加工硬度较高的合金钢时,切削速度不宜过高,一般可控制在较低水平,如50 - 100m/min;而对于塑性较好的有色金属,切削速度可适当提高。
调整进给量:进给量过大,会使切削力增大,切削热增多,从而增加表面烧伤的风险。要根据零件的精度要求和刀具的强度,选择合适的进给量。在精加工时,进给量通常较小,如0.05 - 0.2mm/r,以保证加工表面的质量。
控制切削深度:切削深度过大会导致切削力剧增,切削热难以散发,容易引起表面烧伤。在粗加工时,可适当增大切削深度以提高加工效率,但也要注意不要超过刀具和机床的承受能力;在精加工时,切削深度应较小,一般不超过0.5mm。
刀具选择与管理
选用合适的刀具材料:不同的刀具材料具有不同的耐热性和耐磨性。对于加工容易产生烧伤的材料,应选择耐热性好、硬度高的刀具材料,如硬质合金、陶瓷刀具等。例如,加工高温合金时,陶瓷刀具具有较好的耐热性和化学稳定性,能有效减少表面烧伤。
优化刀具几何参数:刀具的前角、后角和主偏角等几何参数会影响切削力和切削热。增大刀具前角可以减小切削变形,降低切削力,从而减少切削热的产生;适当增大后角可以减小刀具与工件之间的摩擦,降低切削温度。例如,在加工塑性材料时,可将刀具前角增大到15° - 25°。
定期检查和更换刀具:刀具在使用过程中会逐渐磨损,磨损后的刀具切削性能下降,容易导致表面烧伤。要定期检查刀具的磨损情况,及时更换磨损严重的刀具。一般来说,当刀具的后刀面磨损量达到0.3 - 0.5mm时,就需要更换刀具。
冷却与润滑
选择合适的冷却液:冷却液具有冷却、润滑、清洗和防锈等作用。应根据加工材料和加工工艺选择合适的冷却液。对于高速切削加工,可选用乳化液或合成切削液,它们具有良好的冷却性能和润滑性能;对于难加工材料的加工,可选用含有极压添加剂的切削油,以提高润滑效果。
确保冷却液充分供应:要保证冷却液能够充分喷射到切削区域,及时带走切削热。可以采用高压冷却系统,增加冷却液的喷射压力和流量,提高冷却效果。同时,要注意冷却液的喷射方向,使其能够直接作用于切削刃和工件表面。
定期更换冷却液:冷却液在使用过程中会受到污染和变质,降低其冷却和润滑性能。要定期更换冷却液,保持其良好的性能。一般来说,冷却液的更换周期根据加工强度和使用环境而定,一般为1 - 3个月。
工艺改进
采用分段切削:对于长径比较大的零件或加工余量较大的情况,可以采用分段切削的方法。将加工过程分成多个阶段,每个阶段采用不同的切削参数,逐步去除加工余量。这样可以避免一次性切削量过大,减少切削热的产生,降低表面烧伤的风险。
实施预热处理:对于一些硬度较高、塑性较差的材料,在加工前可以进行预热处理。预热可以使材料的塑性增加,降低切削力,减少切削热的产生。预热温度和时间要根据材料的性质和加工要求进行确定,一般预热温度为200 - 400℃,预热时间为30 - 60分钟。
优化加工顺序:合理安排加工顺序可以减少零件的变形和内应力,从而降低表面烧伤的可能性。例如,先进行粗加工,去除大部分加工余量,使零件的形状和尺寸接近zui终要求,然后再进行精加工,这样可以减少精加工时的切削力和切削热。
设备维护
保持机床精度:机床的精度会影响加工过程中的切削力和切削热。要定期对机床进行维护和保养,检查机床的几何精度和运动精度,及时调整和修复机床的误差。例如,定期检查机床的主轴回转精度、导轨直线度等,确保机床处于良好的工作状态。
确保设备冷却系统正常:机床的冷却系统对于控制加工温度至关重要。要定期检查冷却系统的水泵、水管和散热器等部件,确保冷却液能够正常循环,冷却效果良好。如果发现冷却系统出现故障,要及时进行维修和更换。
操作规范
规范操作流程:操作人员要严格按照操作规程进行加工,避免违规操作导致表面烧伤。例如,在启动机床前,要检查刀具的安装是否牢固,冷却液是否充足;在加工过程中,要密切关注切削情况,及时调整切削参数。
加强培训与考核:对操作人员进行定期的培训和考核,提高他们的操作技能和质量意识。培训内容包括加工工艺、刀具使用、冷却液选择等方面,使操作人员能够熟练掌握防止表面烧伤的方法和技巧。