淬硬鋼模具硬態(tài)銑削機理及精加工過程優(yōu)化.pdf

1、汽車覆蓋件淬硬鋼模具的制造是汽車生產(chǎn)制造中的重要環(huán)節(jié)，然而，淬硬鋼模具精加工時，由于工件硬度較高，加工余量較小，造成刀具與工件之間經(jīng)常出現(xiàn)“滑刀”現(xiàn)象，使得模具最終的尺寸精度和表面質(zhì)量很難保證，增加了后期人工修磨時間。除此之外，淬硬鋼模具精加工采用硬質(zhì)合金刀具加工時，切削效率較低，使得汽車模具的整體制造周期較長。因此，改善淬硬鋼模具精加工中的“滑刀”現(xiàn)象，開展新型刀具材料在淬硬鋼模具精加工中的應(yīng)用研究，對提高汽車覆蓋件模具的加工質(zhì)量及加

2、工效率，進而提高汽車制造業(yè)水平具有重要意義。
　　切削刀具在制造過程中切削刃存在一定的鈍圓，使得切削加工存在最小切削厚度，當(dāng)精加工余量選擇不當(dāng)導(dǎo)致實際切削厚度小于最小切削厚度時，刀具與工件之間將不能進行正常的切削，而出現(xiàn)“滑刀”現(xiàn)象。
　　考慮切削刃鈍圓半徑在淬硬鋼模具精加工中的影響，在對銑削加工過程中切削層厚度變化規(guī)律及工件表面形貌分析的基礎(chǔ)上，通過對表面形貌中切削—犁耕—滑擦區(qū)域劃分，提出一種基于銑削加工方式確定最小切削

3、厚度的方法，通過切削實驗及仿真手段對提出的最小切削厚度確定方法的可行性進行了驗證。在此基礎(chǔ)上，確定了不同硬度淬硬鋼Cr12MoV的最小切削厚度。
　　采用理論推導(dǎo)方法，建立了考慮切削參數(shù)、工件曲率及刀具變形等因素的淬硬鋼模具凸曲面精加工極限切削深度預(yù)測模型，并通過切削實驗手段對所建立的模型進行了驗證。此研究成果為淬硬鋼模具精加工余量的選取提供了一個“最小值”，以避免產(chǎn)生“滑刀”現(xiàn)象。
　　通過實驗手段，對比了PCBN刀具與硬

4、質(zhì)合金刀具在銑削加工淬硬鋼方面的切削性能。研究了PCBN刀具斷續(xù)加工淬硬鋼刀具失效機理，將PCBN刀具斷續(xù)加工淬硬鋼中的刀具破損分為低速性破損與高速性疲勞破損，在揭示其破損機理的基礎(chǔ)上，給出了避免產(chǎn)生低速性破損的臨界銑削條件。通過對切削實驗中產(chǎn)生疲勞失效刀具的斷口形貌進行觀察，揭示熱—力耦合作用下PCBN刀具斷續(xù)加工淬硬鋼疲勞失效機制，并給出預(yù)防PCBN刀具過早出現(xiàn)疲勞破損的措施。
　　分析了傳統(tǒng)球頭銑刀在加工淬硬鋼模具小曲率型面

5、時的弊端，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)了淬硬鋼模具小曲率型面精加工專用雙圓?、裥?、雙圓弧Ⅱ型、sinⅠ型及sinⅡ型PCBN銑刀，并給出了新型PCBN刀具的使用條件。
　　本文以汽車覆蓋件模具常用材料淬硬鋼Cr12MoV為研究對象，采用理論分析、數(shù)值模擬及切削實驗相結(jié)合的方法，對淬硬鋼模具精加工中“滑刀”現(xiàn)象以及PCBN刀具斷續(xù)加工淬硬鋼機理等問題進行研究。研究成果為提高淬硬鋼模具精加工質(zhì)量及效率，進一步實現(xiàn)汽車覆蓋件淬硬鋼模具的高品質(zhì)加