高速硬车20CrMnTi刀具耐用度研究

高妮萍

(陕西国防工业职业技术学院智能制造学院，陕西 西安 710300)

基金项目：陕西国防工业职业技术学院校本项目（Gfy20-24）

作者简介：高妮萍（1989—），女，讲师，硕士，主要研究方向为机械制造与自动化，894254553@qq.com.

摘要：为解决淬火后的20CrMnTi合金结构钢在实际加工中存在的刀具易磨损、精度难以保证等问题，采用正交试验法，使用新型CBN超硬刀具进行高速硬车实验，分析刀具在不同切削状态下的磨损形态和寿命值，建立切削用量对其刀具寿命影响的变化曲线及刀具磨损对其齿轮表面质量影响的变化曲线。结果表明：利用新型CBN刀具对淬火后的20CrMnTi合金结构钢齿轮制件进行加工，精度可达到IT5，表面粗糙度值在Ra0.6μm以下；高速硬车20CrMnTi合金结构钢时，随着切削速度增大，刀具寿命先有所升高，呈现直线凸峰状态，然后趋于平稳，随着刀具磨损加剧，齿轮精加工表面质量整体呈逐渐下降趋势。

关键词：20CrMnTi；高速硬车；刀具寿命；表面质量

中图分类号：TH161+.1   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2021)02-0097-04

齿轮经过热处理后硬度一般能达到HRC58～HRC62。CBN超硬刀具以车代磨，有高硬度、高耐磨损性、高加工精度等优势，可以高速车削齿轮零件，并能够获得较好的加工质量。20CrMnTi是一种常用的齿轮加工材料，表面渗碳处理后硬度较高，有较好的淬透性和低温抗冲击性能，加工变形小，主要用于制作飞机、汽车上的传动齿轮。针对热处理后硬度为HRC58～HRC62的齿轮，如采用常规的加工方法，刀具切削难度大、磨损速度快，并且齿轮零件端面开有油孔，内孔有键槽，属于强断续加工，传统刀具一接触到工件，在大的冲击力下容易出现崩刃情况。高精度齿轮零件加工，对刀具的耐磨性和抗冲击性能要求都很严格。国内外很多学者对于20CrMnTi材料的高速切削做了大量的研究。王龙等^［1］研究了20CrMnTi合金结构钢的磨削机制与规律，通过对零件表面划痕微观图样进行分析，发现磨削加工中法向力与切向力均随着划痕深度、进给速度的增大而增大，并总结了零件表面粗糙度与磨削参数之间的关系；王丽萍等^［2］进行了硬态干式车削合金结构钢20CrMnTi切削力试验研究，通过测量不同切削条件下切削力的值，得出切削深度、进给量切削速度对切削力的影响规律；王银涛^［3］通过实验分析了高速车削20CrMnTi合金结构钢不同时段，切削力随刀具破损的变化规律，得出高速切削过程中刀具的疲劳破损失效机理。然而以上的这些研究都缺少在高速硬车断续加工条件、切削参数对超硬刀具寿命的影响规律及刀具不同形态磨损时对齿轮制件表面粗糙度影响的研究。因此本文采用正交试验法，高速硬车20CrMnTi合金结构钢齿轮零件，研究影响刀具耐用度的具体因素。