ASP2030材料丝锥的比较试验 - 文章

ASP2030材料丝锥的比较试验

作者：西南工具总厂车善顺

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一、前言

随着科学技术的发展，高温合金、耐热合金等难加工材料的使用日益增多，这些材料的切削加工也越来越成为人们关注的课题。由于这些材料的固有特性及攻丝加工系封闭式切削等特点，使得用丝锥在难加工材料上切削内螺纹更加困难。人们力图在丝锥结构设计上有所创新，如设计跳牙丝锥、修正牙丝锥、铲2/3齿型丝锥等；同时，也在不断寻求新的刀具材料，以解决难加工材料的攻丝问题。

是一种含钴的高合金高速钢，合金成分、供货状态及淬火硬度情况见表1。为探讨该材料制作丝锥的工艺过程及制成丝锥的使用性能，我们对ASP2030、M2、M42三种材料丝锥进行了比较试验。

表1 ASP2030材料情况
成份 (%)	C	Cr	Mo	W	V	Co
	1.28	4.2	5.0	6.4	3.1	8.5
标准	SS2726
硬度	供货状态		软化退火300HB_max 拉制320HB_max
	淬火状态		66～68HRC(刃具)

二、试验过程

1. 试制丝锥螺纹规格为M8，丝锥带后引导，主要设计尺寸参数及技术条件如图1所示。

切削锥体铲后角dp=8°～10°
螺纹全长铲倒锥0.05
螺纹全长铲2/3型面0.06～0.10
其余技术条件按HB3671－86

2. 试制丝锥数量：ASP2030与M2材料各5件，M42材料2件。制作前在丝锥毛坯杆部位置作出明显标志后一批加工完成，这样便于比较材料的一般加工性能。
3. 取2件ASP2030丝锥进行粗滚螺纹后再进行磨螺纹工序，对其余3件同材料丝锥进行外磨刀齿外径后直接磨螺纹，以试验材料的可滚性及可磨削性。
4. 取ASP2030材料料头5件进行丝锥冲尾方加工，以试验材料的可冲方性。
5. 三种材料丝锥铰削性能比较：

被加工材料：K403(精铸)，硬度42～45HRC；
加工螺纹：M8-5H，底孔尺寸6.647^+0.212₀mm；
试攻方式：带后引导手攻(使用润滑剂)。

三、试验结果及分析

一般加工性能比较

对车加工光洁度及车削力的测量表明，ASP2030明显优于M2及42，这主要是由ASP2030材料的粉末冶金结构特点决定的。磨加工性能，包括螺纹磨加工性能，三种材料大体相当。铣加工性能方面，ASP2030明显差于M2及M42，尤其在铣丝锥沟槽时，ASP2030的铣削抗力很大，粘刀严重。

螺纹的可滚性

ASP2030材料螺纹的可滚性与M2及M42相当，但如采用粗滚螺纹工序，则将影响ASP2030材料优良性能的发挥。

材料的可冲方性

在试验中，5件ASP2030丝锥试冲尾方全部严重裂纹，这也是由该材料组织的非纤维性造成的。因此，用ASP2030制作丝锥时，不能采取冲尾方工艺。

丝锥试铰对比情况

丝锥试铰对比情况见表2。丝锥的使用寿命主要取决于切削锥中部的磨损情况及崩刃程度，而丝锥的崩刃，除与刀具材料本身及材料热处理情况直接相关外，还与丝锥的磨损情况有关。丝锥切削锥先行齿的磨损，增加了后行齿的切削载荷，从而产生崩刃，磨损和崩刃主要发生在切削锥的中部。这是由于切削锥前端齿部分主要起引导作用，切削载荷较小；切削锥后端齿部分主要是牙尖参与切削，因而切削载荷也较小。

表2 丝锥对比试铰情况

丝锥编号	材料及硬度	丝锥螺纹加工工序	攻丝件数	丝锥磨损情况	丝锥崩刃情况	丝锥尺寸变化
丝锥编号	材料及硬度	丝锥螺纹加工工序	攻丝件数	丝锥磨损情况	丝锥崩刃情况	攻前M	攻后M
A1	ASP2030 67HRC	直接磨螺纹	13	第5～7扣后角面轻微磨损	无明显崩刃	8.332	8.333
A2			16	第5～7扣后角面轻微磨损	无明显崩刃	8.330	8.323
A3			8	第6～7扣后角面轻微磨损	无明显崩刃	8.328	8.342
A4		粗滚螺纹 +磨螺纹	2	第4～9扣后角面严重磨损	对面齿瓣第9扣前角面严重崩刃	8.322	8.346
A5		粗滚螺纹 +磨螺纹	5	第4～11扣后角面严重磨损	相邻齿瓣第8，9扣前角面严重崩刃	8.325	8.332
B1	M2 65.5HRC	粗滚螺纹 +磨螺纹	1	第10～13扣后角面严重磨损	一齿瓣第12扣前角面明显崩刃	－	－
B2			3	第3～8扣后角面严重磨损	无明显崩刃	－	－
B3			6	第3～8扣后角面严重磨损	一齿瓣第8扣前角面严重崩刃	－	－
B4			0	第11～13扣后角面严重磨损	无明显崩刃	－	－
B5			1	第7～10扣后角面严重磨损	一齿瓣第9扣前角面明显崩刃	－	－
C1	M42 67HRC	粗滚螺纹 +磨螺纹	21	第4～5扣后角面极轻微磨损	相邻齿瓣第5、6扣前角面严重崩刃	8.325	8．332
C2	M42 67HRC	粗滚螺纹 +磨螺纹	22	第4～6扣后角面极轻微磨损	相邻齿瓣第6、8扣前角面严重崩刃	8.323	8.325

由表2可知，ASP2030丝锥的耐磨性明显优于M2丝锥，但不及M42，故其使用寿命也明显高于M2丝锥而低于M42丝锥。从表2中还可看到，当采用粗滚螺纹后再磨螺纹的工艺路线时，ASP2030材料的优良性能得不到体现和发挥。这也是由该材料的粉末性结构特点造成的。在粗滚螺纹时，由于挤压变形作用，破坏了材料的表面特性，甚至还有可能在已滚好的螺纹表面留下微小的裂纹，从而影响材料的切削性能和丝锥的使用寿命。因此，用ASP2030材料制作丝锥时，不宜采用粗滚螺纹工艺，而应采取直接磨制螺纹的方式加工。

ASP2030丝锥的使用寿命不及M42丝锥，除上述原因外，还由于该材料的耐磨性及材料本身的粉末冶金结构特点，使丝锥崩刃后自砺性不如M42。通过仪器观察，丝锥崩刃情况如图2所示。

a. C1号丝锥崩刃情况 b.A5号丝锥崩刃情况
图2 丝锥崩刃情况

在表2中还可看到，丝锥攻丝前后，其中径尺寸发生了变化，普遍存在中径尺寸增大的趋势。这是由于丝锥在切削过程中，一方面存在中径磨损，另一方面又存在被加工材料在丝锥螺纹牙型上的粘附及粘附层剥落的过程。图3所示是在仪器上观察到的粘附层状态。

图3 丝锥牙型面粘附层状态

四、结束语

在耐热合金、高温合金等难加工材料的攻丝加工中，ASP2030<是一种很有实用价值的丝锥材料。但是，该材料丝锥不能采取冲尾方工艺，而应采取铣尾方或磨尾方工艺。另外，ASP2030也不适宜粗滚螺纹，而应采取直接磨螺纹的加工方式。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/10/2005)


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