長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

作者:

趙彥博,魏

(長城汽車股份有限公司技術中心,河北省汽車工程技術研究中心

文章已刊載在《模具製造》月刊,版權歸作

者所有,轉載請註明出處,謝謝!

【摘要】

介紹了對模具在數控加工中淬火後的高硬度材質崩口的理論研究、技術開發與應

用,以及所取得的重要成果,主要包括切削引數、加工部件的造型等技術的研究開發。生

產實際應用結果表明,透過改善後的引數可以大幅度提高加工品質,改善加工表面質量,

降低產生崩口問題的整改成本。

關鍵詞:

高速切削;模具;崩口;切削引數;研究

1 引言

近年數控加工技術來在航空航天、精密儀器等

行業得到了廣泛的應用,我國製造業經多年的發展,

機械加工技術水平在不斷提升,其中就有著數控機

床的貢獻。但與此同時

,當前市場對機械產品的要

求越來越高

,特別是在航空航天

、汽車製造等高精尖

領域,要求必須保障零件的加工品質。為了能有效

控制機械零件的加工誤差,使其品質達到規定範圍,

人們對數控機床的加工精度也提出了更高的要求。

本文以在模具數控加工過程中極易產生的刃口崩口

問題為例,分析了影響的因素,探討了解決問題的方

案、對策,希望對相關工作能夠有所幫助。

在模具製造過程中,淬火方式是提高母材材料硬

度的主要方式之一,

Cr12MoV

是應對高強板切削工序

常用的模具材料,

Cr12MoV

在淬火後硬度可達到

58~

62HRC

,屬於高硬度模具材料。眾所周知,材料硬度

越高,其越脆,也就是俗話所說的“過剛易折”。由於

在數控加工此種材料時,機床執行為高速旋轉,材料

硬度高,隨之而來的阻力就越大,造成在基體的邊緣

位置加工過程中產生崩口問題,嚴重影響模具的品

質,無法滿足客戶要求的“零缺陷”要求。

2 問題分析

某車型模具材料

Cr12MoV

工件(

2EC

HC

SA3F

等專案)淬火後硬度達

61~66HRC

,淬火後精加工階段

出現崩口現象,如圖

1

、圖

2

所示。

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

1

刃口崩口嚴重狀態

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

2

微小鋸齒形崩口狀態

3 崩口部件現狀調查

崩口部件現狀調查如表

1

所示。

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

1

崩口部件現狀

4 刃口崩口現象調查

刃口型別及崩口現象如表

2

所示。

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

2

刃口型別及崩口現象

2

總結:①直修輪廓由於加工面比較平緩,刀具

基本上是刀尖在切削,切削速度幾乎為

0

,加工狀態為

擠壓狀,刃口崩口嚴重;②陡峭輪廓及側修輪廓加工

時為刀具側刃切削,沒有發現崩口現象。

經分析刃口崩口處擠壓產生的主要原因為切削

阻力大,因此圍繞透過加工引數改變,減小切削阻力

來開展驗證。

透過改變刀軸的角度,提高切削速度,即擺角加

工,更換更鋒利的刀片、減小加工步距、降低進給速度

減少刀具抗力。

5 驗證方案

驗證方案如表

3

所示。

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

3

驗證方案

採用方案

3

加工可解決高硬度工件崩口問題,即

採用精加工刀具,步距由

1。5mm

更改為

1mm

,轉速由

4,500

/min

更改為

3,000

/min

,進給由

4,500mm/min

更改為

2,000mm/min

6 實施對策

實施對策如表

4

所示。

長城汽車:關於高硬度材料刃口淬火後加工崩口的研究

4

實施對策

7 效果驗證

透過對數控加工機床刀具的選擇、步距的調整、轉

速和進給的更改等工藝引數的最佳化,得出以下結論:

1

)半精加工過程中採用精加工刀具。

2

)步距控制在

1mm

以內,轉速降低到

S3,000

/

min

,進給調整到

2,000mm/min

按照以上條件調整後,能緩解高硬度刃口崩口問

題,如圖

3

所示。

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3

調整完成後加工刃口效果