[发明专利]一种高精确度切削淬火钢的方法

说明书

本发明涉及一种利用CBN烧结体刀具高精确度切削淬火钢的方法。

作为一种阻止在切削过程中由于刀具切口磨损而造成加工表面粗糙度变坏的方法，在未审查的日本专利出版物57-205002中披露了一种切削方法，在该方法中，自始至终切削的进绐速度都是在设定的范围内变化，因为需要切削面的表面粗糙度均匀。在未审查的日本专利出版物6-55301中披露了一种NC(数字控制)切削机的控制方法，该方法中，在每一个切削循环刀具切削刃的进给速度都是在预定的范围内变化。

这些方法对于切削较软的工作件是有效的，但是在高精确度加工高硬度(HRC50-65)淬火钢时会遇到下列问题。

所谓高精确度是指加工表面粗糙度小于或等于3.2S(≈3.2z)及加工误差精度小于或等于TT7级，这两个要求必须满足。采用以上切削方法，如果工作件为淬火钢，那么尺寸精度就不会稳定。

淬火钢的切削与其他材料的切削相比比较特殊，例如，作用在刀具上的径向力较大，这种趋势会随着刀具的磨损而愈加明显。

在这种条件下，如果进给速度显著地改变，径向力也会明显地变化，这样加工的尺寸精度就会降低。

在未审查的日本专利出版物57-205002所提供的方法中，进给速度是在需要具有均匀表面粗糙度的表面上变化，这样，由于径向力的改变，在同一加工表面上尺寸变化也会发生。在未审查的日本专利出版物6-55301所提供的方法中，确定进给速度的变化范围时未将径向力考虑进去，就是说，进给速度就在其上限和下限之间变化。所谓下限是指由于进给速度变化范围窄而引起加工时间延长所容许的界限。所谓上限，是指由于进给速度变化范围加大而引起表面粗糙度降低的容许界限。这样，在切削淬火钢过程中，径向力可能会过度的变化。另外该方法中对进给速度变化的时间控制也没有一个确定的清楚的标准。这样，即使进给速度变化了，表面粗糙度通常也不象预想的那样得以提高。此外，由于不注意所用加工刀具的形状，因而刀具的形状也会成为加工尺寸精度不稳定的另一个原因。

本发明的目的就是提供一种利用CBN烧结刀具切削淬火钢的方法，使其在保持高尺寸精度的同时提高加工表面粗糙度。

据本发明所提供的方法，利用CBN烧结刀具切削淬火钢可达到表面粗糙度不大于3.2S，尺寸精度不低于IT7级的目的。其特征在于：刀具进给速度的上限设定为这样一个值，使得从进给速度计算出的一个理论表面粗糙度在预定的表面粗糙度的三分之二到千分之一之间，刀具进给速度的上限和下限之间的差在0.002mm/转和0.05mm/转之间。每一次进给速度的变化量都不等于初始进绐速度的整数倍。对于每批工作件，进给速度都会被强行改变，工作件的切削长度在10m到1000m之间。    

在该方法中，如果所用CBN烧结刀具有一个标准的处于60°和120°之间的楔角或有一从刀尖延伸的纵向切削刃及该切削刃有一个0.5°到4°之间的切削刃角，则可取得较好的切削效果。如果该纵向切削刃长度在0.001mm到1mm之间，切削刃角在-0.01°到0.4°之间效果会更好。

在已加工的表面上，相应于刀具进给速度而相间地形成了凸起和凹槽，这样切削刃将会受到切口的磨损，因为切削刃的一相同部分不断地与加工表面的凸起相接触。

这样，如果强行改变进给速度，以改变切削刃和已加工表面上凸起的相互位置关系，则很可能会抑制切口磨损。这个方法已在未审查的日本专利出版物57-205002和6-55301中提出，但这种方法在切削淬火钢过程中不能使表面粗糙度或尺寸精度保持稳定。

因此在本发明中附加上以下措施：

如果进给速度的变化量是初始进给速度的整数倍，那么即使进给速度变化了，切削刃的一部分也会靠着已加工表面上的凸起。因此，进给速度改变为不等于初始进给速度的整数倍来有效地抑制切口磨损。如果进给速度改变一定倍数直至回到原始值且此情况是重复性的，则为了不使进给速度为初始进给速度的整数倍，应重新设定进给速度，直至该情况结束。

如果进给速度设定为这样一个值，使得从进给速度计算出来的理论表面粗糙度(设为f²/8R，此处f为进给速度，R为刀具尖半径)大于目标表面粗糙度的三分之二，则由于干扰对表面粗糙度产生的破坏从而不能达到目标表面粗糙度。另一方面，若进给速度设定为这样一较小值，使得理论表面粗糙度小于目标表面粗糙度的千分之一，虽然表面粗糙度会改善，但每个工作件的切削长度也将增加。这样至刀具报废时就减少了它可以加工的工作件的数量。因此进给速度的上限应这样确定，即从进给速度计算出的理论表面粗糙度应处于目标表面粗糙度的三分之二至千分之一之间。