数控陶瓷刀具设计

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数控陶瓷刀具设计

梁振华

（石家庄工业泵厂有限公司 河北 050100）

[摘 要]本文介绍了脱硫循环泵铸造工装铁制芯盒的数控加工解决方案。利用陶瓷刀片在加工高硬耐磨铸铁件方面的优势，自制刀具连接杆，解决铁芯盒数控加工难题。

[关键词]脱硫泵 数控 陶瓷刀具 自制刀杆

一、问题分析

[size=1em]我公司生产的大型脱硫循环泵蜗壳采用树脂砂铸造工艺。为了保证铸造质量，砂芯由铁芯盒制作。蜗壳铁芯盒由于结构复杂，外形基本由不规则螺旋曲面构成，普通机床无法完成加工，只能通过数控机床进行加工。在应用数控机床对脱硫循环泵蜗壳铁芯盒加工的过程中遇到了以下问题。铁制芯盒材质内部组织不均匀，纯在硬质点，经过硬度计检测，很多部位硬度在 55 HRC以上，使用普通硬质合金刀具进行加工时，切削参数只能保守选择，刀具切削硬质点时磨损很快，加工速度与表面光洁度均不理想。由于是大型脱硫循环泵蜗壳，外形尺寸都在2m以上，蜗室深度最深的地方达到500m m以上，普通的数控铣刀刀杆长度不能满足加工需求。针对以上加工难题，我们通过技术分析及反复的现场试验。提出了采用立方氮化硼陶瓷刀片，自制刀具刀头及加长连接杆的解决方案，最终获得了良好的加工结果。

二、技术原理

[size=1em]蜗壳铁芯盒材质为HT200，理论材料硬度不高，可以由普通刀具加工完成，但实测硬度达到55HRC以上，分析原因，由于我厂一直生产耐磨高铬铸件，炉料中参入了大量铬元素，铸造铁芯盒时熔炼炉中不可避免的混入了大量铬成分，导致铁芯盒铸件硬度大幅提高，从而影响了机械加工性能。针对这一材料特点，需要合理选择刀具材料，所选刀具材料必须有高的硬度，耐磨性，及热硬性等。借鉴我厂加工耐磨高铬铸件的经验可知，陶瓷刀具在加工高硬耐磨材料优势明显。

[size=1em]陶瓷刀具的耐磨性好，可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬度材料。陶瓷刀片切削时与金属的摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易产生积屑瘤，，加工工件表面粗糙度比较低。耐高温，红硬性好。可在12 00°C以下连续切削，所以陶瓷刀具切削速度可以比硬质合金高很多，可进行高速切削，切削效率比传统刀具高3-10倍。

三、实施措施

[size=1em]自制刀具加长杆规格350mm、300mm、250mm、200mm加长杆及普通长度刀杆以及D63R6.5刀头、D40R6.5刀头，并引入先进立方氮化硼陶瓷刀片，制成数控陶瓷刀具，自700DT-90蜗壳金属工装开始试验，逐步摸索切削参数，优化切削方式，形成切深提高2倍，走刀速度提高2倍多的加工参数。最终探索出的陶瓷刀具切削参数：切削速度300-400smm，每齿进给可达1.2以上，切深2.5mm以上。应用于大型脱硫循环泵蜗壳减壁厚的工装加工中，并推广至其它模具的加工过程中。该种陶瓷刀具自700DT-90蜗壳减壁厚模样试用成功后，推广用于 800DT-90、900DT-110等大型脱硫循环泵的铸造铁工装的数控加工中。应用该种刀具后，加工效率大大提高，之前现有普通刀具无法一次加工到位的部位，陶瓷刀具能够一次性加工完成，且其切削速度及剪切都大大提高，零件加工时间大大缩短，表面质量也有所提高。

四、结论

[size=1em]此项技术创新点在于，摒除传统思维，引进陶瓷刀片，制作陶瓷刀具。自制刀具刀头及刀具连接杆。探索切削方式及切削参数。形成一套成熟的陶瓷刀具数控加工方法。该项解决方案不仅解决了加工难题，而且大幅减少了加工成本。首先刀具加长杆的制作，大大节省了刀具费用。若外购该种加长杆需千元以上，但自制原材料成本35元，工时费用60元，合计不足百元，自制该种加长杆为6件，节省费用六千余元。与公司之前加工600DT-82蜗壳金属芯盒一套用时近千小时相比，数控加工一套700DT-90芯盒用时不到300小时相比，节省工时700多，按每小时数控加工费用80元计算，节省费用5万6千元。小发明解决大问题，此项技术创新也为以后的类似加工难题提供了解决思路