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钨钢材料具有硬度高、耐磨性好、耐热性强等特点,这使得其机械加工具有一定的难度,长沙机械加工中心通常需要采用以下方法和工艺:
切削加工
刀具选择:由于钨钢硬度高,需使用硬质合金刀具或金刚石刀具进行切削。例如,可转位硬质合金刀具具有较高的硬度和耐磨性,能有效切削钨钢材料;聚晶金刚石(PCD)刀具则具有更高的硬度和导热性,在高速切削钨钢时能保持较好的切削性能,提高加工表面质量。
切削参数:切削速度一般比加工普通钢材低,通常在 50 - 150m/min 之间,具体数值需根据刀具和工件材料的特性、加工要求等因素确定。进给量也应适当减小,一般在 0.05 - 0.2mm/r 之间,以避免刀具过度磨损和工件表面质量下降。切削深度则根据刀具的强度和机床的功率来选择,一般不宜过大,通常在 0.5 - 2mm 之间。
加工工艺:为了减少刀具磨损和提高加工质量,可采用顺铣方式进行切削,使刀具在切削过程中始终保持锋利,减少切削力的波动。同时,要注意对刀具进行充分的冷却和润滑,可使用水溶性切削液或油基切削液,通过高压冷却系统将切削液输送到切削区域,降低切削温度,延长刀具寿命。
磨削加工
砂轮选择:选用金刚石砂轮或立方氮化硼(CBN)砂轮。金刚石砂轮具有很高的硬度和耐磨性,适用于磨削钨钢等硬脆材料;CBN 砂轮的硬度和耐热性也很高,在磨削钨钢时能获得较好的加工精度和表面质量。砂轮的粒度根据加工要求选择,粗磨时可选用较粗的粒度,如 80 - 120 目,以提高磨削效率;精磨时则选用较细的粒度,如 180 - 400 目,以获得更好的表面光洁度。
磨削参数:磨削速度一般在 15 - 35m/s 之间,进给速度要根据砂轮的宽度和磨削余量来确定,通常在 1 - 5m/min 之间。磨削深度不宜过大,每次进给量一般在 0.01 - 0.05mm 之间,以防止工件表面烧伤和产生裂纹。
加工工艺:采用切入式磨削或纵向磨削方式。切入式磨削适用于加工形状简单、余量较小的工件,能提高加工效率;纵向磨削则适用于加工长轴类或平面类工件,可获得较高的加工精度。在磨削过程中,要注意及时修整砂轮,保持砂轮的锋利度和形状精度,以保证磨削质量。
电火花加工
加工原理:利用工具电极和工件之间在脉冲电源作用下产生的电火花放电,产生高温使钨钢材料局部熔化和气化,从而实现对工件的加工。这种方法不受工件材料硬度的限制,特别适合加工复杂形状的钨钢零件,如模具型腔、精-密小孔等。
电极材料选择:常用的电极材料有铜、石墨等。铜电极-具有良好的导电性和加工精度,但成本较高;石墨电极成本较低,且具有较高的耐高温性能,但加工精度相对较低。可根据具体加工要求选择合适的电极材料。
加工参数:放电电流、放电电压、脉冲宽度和脉冲间隔等参数对加工效率和加工质量有重要影响。一般来说,增-大放电电流和脉冲宽度可提高加工效率,但会降低加工精度和表面质量;减小放电电流和脉冲宽度则可提高加工精度和表面质量,但加工效率会降低。需要通过试验和调整,找到适合具体加工任务的参数组合。
激光加工
加工原理:利用高能量密度的激光束照射钨钢材料,使材料迅速熔化和气化,从而实现切割、打孔等加工操作。激光加工具有精度高、速度快、热影响区小等优点,适用于加工微小零件和高精度零件。
激光设备选择:根据加工要求选择合适的激光设备,如二氧化碳激光切割机、光纤激光切割机等。二氧化碳激光切割机功率较大,适用于切割厚度较大的钨钢板材;光纤激光切割机则具有更高的光束质量和加工精度,适用于切割薄板和精细加工。
加工参数:激光功率、脉冲频率、扫描速度等参数直接影响加工效果。增加激光功率和降低扫描速度可提高加工深度和切割速度,但要注意控制热影响区;调整脉冲频率可改善加工表面质量。在实际加工中,需要根据钨钢材料的厚度、加工精度要求等因素,优化激光加工参数。