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面 对21世纪市场的剧急竞争，我国的冷铸轧辊制造业必须提高对市场变化和客户不同要求的快速反应能力，使自己生产的轧辊质量好，生产效率高，成本低。采用 PCBN进行高速干切削(DryCutting)“一次过”(One-Pass Machining)的加工技术加工大型冷铸轧辊是实现上述要求的最有前途的先进制造技术。本文仅就我校几年来，采用自己研制的PCBN刀具，在普通车床 上运用高速干切削“一次过”的加工技术，加工大型冷铸轧辊所获得的结果，综述如下。二、高速干切削“一次过”加工大型冷铸轧辊的优点 高速干切削“一次过”的加工技术加工大型冷铸轧辊的加工质量和生达到或超过传统的加工方法，并能产生显著的社会效益和经济效益。产效率随着高速切削机理、 大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、磁悬浮以及动静压气浮、液压高速主轴轴承、超硬刀具材料、高性能的控制系统等一系列领域中，关键技术的解决， 使得高速干切削“一次过”的加工已具备了基本条件。高速干切削加工冷铸轧辊的优点，主要有以下几方面：1.保护环境，避免危害工人健康切削加工中加注冷却 液，会使生产环境恶化，长期接触冷却液，可感染皮肤病与气管炎等，给工人健康与安全造成威胁。所以许多国家规定出严格的环卫标准，例如，由美国环境保护局 (EPA)规定，要求空气中有害物质的允许含量，由原来的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3。且空气中的有害物质允许的颗粒(PM)(直径大小)由 原来的10μm下降至2.5μm这样的标准，它需要高精度的冷却液过滤装置、空气净化设备等，所花费用是相当可观的，。而要达到就其这一个缺点，已大大超 过使用冷却液带来的优点。而且随着切削速度的日益提高，冷却液的用量急剧增加，不但增加了生产成本，而且造成严重的环境污染，并直接危害工人健康。2.提 高刀具的使用寿命一般认为，切削中加注冷却液可以提高刀具的使用寿命。然而从美国Micnigan技术大学(MTU)在切削速度为V＝ 130～１000m/min条件下，所作的切削试验证明，加注冷却液切削，由于加注过程的不连续性与冷却程度的不均匀性，使刀具产生不规则的冷热交替变 化，容易使切削刃产生裂纹，极大地降低了刀具的使用寿命。实验表明，用PCBN刀具进行干式切削，刀具寿命反而高于湿式切削，如图1所示。图1 干切和湿切铸铁时PCBN刀具寿命的对比3.提高加工质量，提高生产效率高速切削冷铸轧辊，最大的好处一是可以大幅度地减少切削时间，二是在车削工序中， 既切除大量的多余材料，又可达到很高的加工精度和表面质量，可省去后续的磨削加工。这种粗精加工同时完成的综合加工技术称为 “一次过”技术。因此，采用高速干切削“一次过”加工技术加工大型冷铸轧辊，可以在同一台车床上完成轧辊粗加工和精加工，避免了重新装夹，有利于提高精度 和提高生产效率，而“以车代磨”也可大大降低生产成本。三、高速干切削大型冷铸轧辊对 PCBN刀具的要求 采用高速干切削“一次过”的加工技术加工大型冷铸轧辊，刀具的切削条件更为恶劣，对刀具的要求主要有以下几方面：1.能承受更高的切削温度。2.应具有优 良的红硬性。3.刀具的寿命要长，尤其要有很高的刀具耐用度。4.应具备良好的抗冲击性能，不易崩刃打刀。5.刀片在刀体上定位与夹紧牢固、安全可靠。 6.刀具应锋利，在硬态切削时，切入抗力小，加工质量好。四、“一次过”PCBN刀具我校研制的高速干切削“一次过”PCBN刀具的结构、制造技术及其具 有的切削性能如下。1.PCBN刀具的结构(见图2)图 2 PCBN车刀其中，刀片采用优选的PCBN复合片，其形状如图3所示。图 3 PCBN刀片刀杆采用40Cr，经热处理，要确保刀片定位精度高，定位夹紧牢固、安全可靠。2 .PCBN刀具的这种刀片制造的关键技术是刃磨。制造技术PCBN刀具的刃磨是保证刀具性能的关键，刀具刃磨质量的好坏，直接影响刀具的耐用度。车削冷铸 轧辊PCBN刀具的前后刀面要经过粗磨、半精磨、精磨及研磨等刃磨工序，金刚石粒度用180＃～400＃，在精磨研磨各工序中，磨削力及研磨力要控制在 270N以下，以减少被磨削表面“松动层”的厚度及“松动”程度，降低表面粗糙度。PCBN刀具的刃口锯齿度≤0.04mm。刃磨后的刃口磨有0.02m m的棱边。3.高速干切削“一次过”PCBN刀具的性能特点1)允许采用的切削用量ap＝1 .5～4mm；f＝0.1～0.5mm/r；v＝80～800m/min；2)冲击韧性好该刀具在上万次冲击作用下不崩刃打刀，曾在北京量具刃具厂成功切 削高速钢立铣刀刀齿。立铣刀： 50mm，切削用量为n＝1600r/min，ap＝3mm，f＝0.08mm/r。该刀具经十几个冷铸轧辊厂家使用，均没有出现打刀现象。3)刀具硬 度高，寿命长，尤其是耐用度高该刀具可加工高铬白口铸铁轧辊，也可加工HRC70的高强度合金钢。该刀具寿命是硬质合金刀具的50～100倍以上，如图4 所示。图4 切削冷激铸铁时的寿命4)硬态切削切入抗力小，加工质量好当采用：ap＝1.2～3mm；f＝ 0.1mm/r；v＝90～500m/min时，在工艺系统刚性好和车床精度较高条件下，加工表面粗糙度可达Ra0.4μm以下。五、结束语采用高速干切 削“一次过”加工技术加工冷铸轧辊是一种很有前途的先进制造技术，这一先进的制造技术在我国冷铸轧辊厂推广应用，将产生显著的社会效益和经济效益。
面 对21世纪市场的剧急竞争，我国的冷铸轧辊制造业必须提高对市场变化和客户不同要求的快速反应能力，使自己生产的轧辊质量好，生产效率高，成本低。采用 PCBN进行高速干切削(DryCutting)“一次过”(One-Pass Machining)的加工技术加工大型冷铸轧辊是实现上述要求的最有前途的先进制造技术。本文仅就我校几年来，采用自己研制的PCBN刀具，在普通车床 上运用高速干切削“一次过”的加工技术，加工大型冷铸轧辊所获得的结果，综述如下。二、高速干切削“一次过”加工大型冷铸轧辊的优点 高速干切削“一次过”的加工技术加工大型冷铸轧辊的加工质量和生达到或超过传统的加工方法，并能产生显著的社会效益和经济效益。产效率随着高速切削机理、 大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、磁悬浮以及动静压气浮、液压高速主轴轴承、超硬刀具材料、高性能的控制系统等一系列领域中，关键技术的解决， 使得高速干切削“一次过”的加工已具备了基本条件。高速干切削加工冷铸轧辊的优点，主要有以下几方面：1.保护环境，避免危害工人健康切削加工中加注冷却 液，会使生产环境恶化，长期接触冷却液，可感染皮肤病与气管炎等，给工人健康与安全造成威胁。所以许多国家规定出严格的环卫标准，例如，由美国环境保护局 (EPA)规定，要求空气中有害物质的允许含量，由原来的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3。且空气中的有害物质允许的颗粒(PM)(直径大小)由 原来的10μm下降至2.5μm这样的标准，它需要高精度的冷却液过滤装置、空气净化设备等，所花费用是相当可观的，。而要达到就其这一个缺点，已大大超 过使用冷却液带来的优点。而且随着切削速度的日益提高，冷却液的用量急剧增加，不但增加了生产成本，而且造成严重的环境污染，并直接危害工人健康。2.提 高刀具的使用寿命一般认为，切削中加注冷却液可以提高刀具的使用寿命。然而从美国Micnigan技术大学(MTU)在切削速度为V＝ 130～１000m/min条件下，所作的切削试验证明，加注冷却液切削，由于加注过程的不连续性与冷却程度的不均匀性，使刀具产生不规则的冷热交替变 化，容易使切削刃产生裂纹，极大地降低了刀具的使用寿命。实验表明，用PCBN刀具进行干式切削，刀具寿命反而高于湿式切削，如图1所示。图1 干切和湿切铸铁时PCBN刀具寿命的对比3.提高加工质量，提高生产效率高速切削冷铸轧辊，最大的好处一是可以大幅度地减少切削时间，二是在车削工序中， 既切除大量的多余材料，又可达到很高的加工精度和表面质量，可省去后续的磨削加工。这种粗精加工同时完成的综合加工技术称为 “一次过”技术。因此，采用高速干切削“一次过”加工技术加工大型冷铸轧辊，可以在同一台车床上完成轧辊粗加工和精加工，避免了重新装夹，有利于提高精度 和提高生产效率，而“以车代磨”也可大大降低生产成本。三、高速干切削大型冷铸轧辊对 PCBN刀具的要求 采用高速干切削“一次过”的加工技术加工大型冷铸轧辊，刀具的切削条件更为恶劣，对刀具的要求主要有以下几方面：1.能承受更高的切削温度。2.应具有优 良的红硬性。3.刀具的寿命要长，尤其要有很高的刀具耐用度。4.应具备良好的抗冲击性能，不易崩刃打刀。5.刀片在刀体上定位与夹紧牢固、安全可靠。 6.刀具应锋利，在硬态切削时，切入抗力小，加工质量好。四、“一次过”PCBN刀具我校研制的高速干切削“一次过”PCBN刀具的结构、制造技术及其具 有的切削性能如下。1.PCBN刀具的结构(见图2)图 2 PCBN车刀其中，刀片采用优选的PCBN复合片，其形状如图3所示。图 3 PCBN刀片刀杆采用40Cr，经热处理，要确保刀片定位精度高，定位夹紧牢固、安全可靠。2 .PCBN刀具的这种刀片制造的关键技术是刃磨。制造技术PCBN刀具的刃磨是保证刀具性能的关键，刀具刃磨质量的好坏，直接影响刀具的耐用度。车削冷铸 轧辊PCBN刀具的前后刀面要经过粗磨、半精磨、精磨及研磨等刃磨工序，金刚石粒度用180＃～400＃，在精磨研磨各工序中，磨削力及研磨力要控制在 270N以下，以减少被磨削表面“松动层”的厚度及“松动”程度，降低表面粗糙度。PCBN刀具的刃口锯齿度≤0.04mm。刃磨后的刃口磨有0.02m m的棱边。3.高速干切削“一次过”PCBN刀具的性能特点1)允许采用的切削用量ap＝1 .5～4mm；f＝0.1～0.5mm/r；v＝80～800m/min；2)冲击韧性好该刀具在上万次冲击作用下不崩刃打刀，曾在北京量具刃具厂成功切 削高速钢立铣刀刀齿。立铣刀： 50mm，切削用量为n＝1600r/min，ap＝3mm，f＝0.08mm/r。该刀具经十几个冷铸轧辊厂家使用，均没有出现打刀现象。3)刀具硬 度高，寿命长，尤其是耐用度高该刀具可加工高铬白口铸铁轧辊，也可加工HRC70的高强度合金钢。该刀具寿命是硬质合金刀具的50～100倍以上，如图4 所示。图4 切削冷激铸铁时的寿命4)硬态切削切入抗力小，加工质量好当采用：ap＝1.2～3mm；f＝ 0.1mm/r；v＝90～500m/min时，在工艺系统刚性好和车床精度较高条件下，加工表面粗糙度可达Ra0.4μm以下。五、结束语采用高速干切 削“一次过”加工技术加工冷铸轧辊是一种很有前途的先进制造技术，这一先进的制造技术在我国冷铸轧辊厂推广应用，将产生显著的社会效益和经济效益。
