[发明专利]一种汽缸体铸件本体加工性快速检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽缸体铸件本体加工性检测方法，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

加工性(也称可切削性)指工件材料进行切削加工的难易程度。所谓难易，视切削加工的不同形式、要求不同、有不同含义。测量加工性通常基于刀具磨损、切削表现形式、切削速率、能耗来确定加工性。国内通常采用如下一些标志方法：

(1)耐用度或一定耐用度下所允许的切削速度如VT，VT是国内最常用的加工性衡量指标。其含义：当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的切削速度，记为VT。VT越高，则材料的加工性愈好。刀具耐用度可取T＝60min(30min或15min)。如果取T＝60min，则VT写成V60。这种标志方法在刀具设计和材料加工性研究得到普遍应用。

(2)工件材料的表面质量或表面粗糙度。这种方法主要用于加工对材料的评价。

(3)工件材料的断屑性能。在自动线、自动机床、数控机床加工中心或深孔钻床等对断削性能要求很高的加工装备上，采用这种方法。

(4)工件材料所需的切削力或切削功率。在机床功率不足或系统刚度不足时采用这种方法。

(5)刀具寿命。其含义是新刀刃从使用到失效的一个周期，通常以加工件数表示，刀具失效时表现在加工表面粗糙度、尺寸超出工艺规定范围。这种表示工件材料的加工性的方法是生产中最常用的一种方法。

为了解决一般材料加工性衡量指标的不足，国外在研究铸铁材料加工性时设计了各种测量加工性的方法，这些方法有些已经成为通用方法，例如恒定进给切削力加工性法。测量原理为采用恒定进给车床刀具压力，将进给载荷或刀具寿命或压力或磨损量或磨损寿命固定，将单位时间切削金属的数量作为加工性指标。恒定进给切削力车床检测材料加工性的方法是在恒定切削力、恒定切削量的条件下，测定切削进给量，通过未知材料平均切削进给量与已知材料(设定为标准材料)平均切削进给量之比乘以100，这个数值作为加工性指标，即

该方法在灰铸铁和钢材中的应用已被相关资料^[6][7]得到有效证明。美国1981年SAE手册第一部分热轧冷拔碳钢在标出钢机械性能的同时，也标出用该方法检测的钢加工性指标。西方国家已普遍采用该方法给出材料加工性指标，尤其是钢材应用非常普遍，但铸铁加工性应用并不普遍，这是因为该方法检测的对象是标准试棒，铸件与试棒加工性有差异。

又例如D_0.2加工性法，该方法已成为法国国家标准，已被铸造技术协会国际灰铸铁委员会采用(1969年2月)。测量原理为，刀具寿命T随着切削速度V变化，二者关系为：切削速度V越大，刀具寿命越短，在一定的切削速度V变化范围内，二者呈现反比线性关系。在加工切削时，切削所作的功，除了1～2％用于形成新表面和以晶格变形等形式成潜能外，有98～99％转换为热能，此热量被切屑、工件、刀具、周为介质所传出[4]。在车削中，切屑传出的约50～86％，车刀传出的约40～0％，工件传出的约9～％，周围介质传出的约1％。若采用高速钢刀具车削，在较小的切削深度(0.2～0.3mm)，如图1，当车削速度提高到一定程度时，刀尖温度过高而烧坏刀尖，通过测定最大车削直径(定义为D_0.2)，从而确定材料的加工性。其测量方法为，D_0.2加工性指标试验检测只需要小块试样——直径12～40mm，最小3.0mm厚。首先在试样中心钻φ6mm孔(如图2.1所示)，然后车削，车刀保持“N”rpm和切削深度恒定，刀具从中心孔进给向试样外缘以“a”mm每转移动，因此切削速度均匀增加，到达某点后切削速度足够高，以致使刀具磨损，该磨损极其迅速使刀具不能工作，产生剧烈震颤。试验后，使用固定在刀具滑架上直径指示器测定切削深度0.2mm突然下降的直径，该深度的下降正好是刀刃磨损所致，该极限直径对应着加工性切削速度。

除了上述两种通用方法外，铸铁加工性研究人员为了研究影响加工性的各种因素，设计了各种加工性评价方法，如恒压恒时钻削评价加工性法，铣削评价加工性法，切屑评价加工性法，钻削评价加工性法，这些方法在研究揭示加工性影响因素及其规律发挥了重要作用。

由以上可见，评价铸铁加工性的方法很多，这些方法都从一个侧面材料反映了的加工性。与国内相比，由于国外加工装备好、检测方法多，专门针对铸铁加工性研究内容广泛、深入。然而，这些加工性检测方法，不能快速检测缸体铸件本体的加工性，也不能快速检测缸体高速加工条件下的加工性，这对改善和控制缸体加工性质量难以起到作用，因此需要设计新的缸体加工性检测方法，以满足这些要求。