材质为Q345B的振动轮轮圈难加工？那是没有找准加工方法和工具！

摘要：压路机的振动轮属重型机械，粗加工阶段刀具的工作环境比较恶劣，轮圈材质为Q345B，属低合金高强度钢，材料硬度高、难加工，经多次生产实践，改为使用可转位车刀，较之以前的焊接式硬质合金车刀，很好地解决了振动轮加工难和加工效率低的生产难题。

振动压路机是国机重工（洛阳）有限公司的主导产品之一，笔者在该公司进行生产实践过程中，与工程技术人员合作，针对振动轮的加工工艺提出了一些改进性的建议，尤其是加工刀具的改进，刀具由以前的焊接式硬质合金车刀改为可转位车刀，经过多次生产验证，取得了不错效果。

1. 振动轮的加工特点

振动压路机是工程施工的重要设备之一，用来压实各种土壤、沥青混凝土等，多用于公路施工中路基、路面的压实。振动轮为压路机重要零件之一，其质量达2t左右，轮圈材质为Q345B，外型尺寸大、质量大，属于重型零件，切削时与普通零件相比，刀具的切削深度大、切削速度低、进给速度慢，因此对刀具的性能提出了更高的要求。

2. 加工内容

压路机振动轮的加工如附图所示，在重型卧式车床C6020B上，两顶尖顶紧车床夹具与振动轮，粗车工件两侧的端面1、2及其倒角。

3. 改进车削加工刀具

车床加工时常用的车刀种类有整体式焊接车刀、机夹式车刀、可转位车刀和成形车刀等。之前在车削Q345B振动轮轮圈时，采用的是焊接式硬质合金车刀，在车削振动轮端面及倒角时，刀具切削性能差，经常出现车削噪声大、难切削，极易出现车刀崩刃，有时需更换几把车刀才能加工完成一个振动轮，使生产效率大幅降低，造成生产的瓶颈。经过比较、选择和多次实践，决定采用可转位车刀完成本工序的加工，因为它能够增加刀片受力方向的刚度，以使得在增加切削速度和切削深度后，减少振动，有利于生产效率和加工质量的提高。

可转位车刀是指使用可转位刀片的机夹车刀，刀具一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃继续使用，直到刀片上所有的切削刃均已用钝，刀片才报废回收，更换新刀片后，车刀又可继续工作。与硬质合金焊接车刀相比较， 可转位车刀有如下特点：①刀片不需经过高温焊接，缺陷及裂纹少，刀具寿命高，提高了生产效率。②不需操作工人进行刃磨，减少了停机换刀等辅助时间。③刀杆可重复使用，有的刀片可由制造厂家回收再制，降低了刀具成本。④刀片具有良好的切削稳定性能，刚性好、精度高，能进行高速切削和强力切削。

4. 刀具材料及刀具角度的选择

在金属切削加工中， 刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量、刀具的消耗及加工成本。正确选择刀具材料是设计和选择刀具的重要内容之一，特别是针对某些难加工材料的切削，刀具材料的选择显得尤为重要。目前市面上常见的车刀材料有高速钢、硬质合金及一些高性能材料（如陶瓷、立方氮化硼及金刚石等），而硬质合金车刀在强度、硬度、韧性及工艺性方面具有优良的综合性能，几乎可用于任何常见材料的切削加工。

涂层刀具是在强度和韧性较好的刀具基体表面上，利用气相沉积方法涂覆几微米厚的高硬度、高耐磨性且难熔的金属或非金属化合物而获得的。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小及热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，可提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20%～50%。因此选择涂层硬质合金作为本工序加工的车刀材料。

由于在重型机械粗加工阶段刀具的加工环境比较恶劣，经过多次实践，确定采用的车刀应为0°～－5°的前角，0°～10°的后角，负的刃倾角以增大工作前角和楔角、提高切削刃的锋利性和刀尖的强度，同时在主切削刃上可开有1mm左右的负倒棱及R2mm左右的刀尖圆弧，以提高切削刃的抗冲击性。

5. 实际加工应用情况

（1）加工刀具的使用。刀具：45°外圆可转位车刀；刀片：德国瓦尔特SNMG 190612-NR8 WPP30，后角0°，修光刃经刃磨，切削刃长度19mm，刀片厚度s=6.35mm，刀尖圆弧r=1.2mm，刀片槽型NR8（根据切削深度ap和进给量f确定），刀片材质WPP30为涂层硬质合金（根据加工条件选定，符合ISO代码HC-P30），刀片形状为长方形；刀杆：一般的刚性锁紧系统即可，选择国产车刀刀杆，但由于刀杆的副后刀面在加工内孔倒角时发生干涉，使用前磨去刀具的干涉部分。

（2）切削用量的选择。由于工件在粗加工阶段以去除余量为主要加工目的，而重型工件又因为切削余量大，相应产生的切削力大，因此应选择较低的切削速度和进给量，根据经验选择切削速度v为10～15m/min，进给量f为0.5～1mm/r，切削深度ap为3～5mm，以保证加工后的表面粗糙度值

（3）首件试切削情况。第一刀：选择进给速度vf=8mm/min，转速n=16r/min，切削深度ap=5mm，工件切削时发生振动，及时降低切削深度。第二刀：选择进给速度vf=11.2mm/min，转速n=20r/min，切削深度ap=3mm，切削情况良好。第三刀：选择进给速度vf=8mm/min，转速n=16r/min，切削深度ap=5mm，切削情况良好。第四刀：选择进给速度vf=8mm/min，转速n=16r/min，切削深度ap=1mm，切削情况良好。这是工件最后的尺寸余量，但是小切深造成不断屑，这也提醒操作人员在正常的切削过程中不宜选用较小的切深。

综上所述，经过反复生产加工的实践证明，在进行Q345B材质压路机振动轮的粗加工过程中，可转位车刀较之前采用的焊接式硬质合金车刀，刀具的刚性和耐磨性高，使用寿命长，加工过程中工件不易振动，不需频繁对车刀进行刃磨及更换，有效保证了加工效率及加工精度，很好地解决了振动轮加工难和加工效率低这一问题，最大限度地满足了生产需要。