基于超临界CO2冷却的SA508-3钢铣削加工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超临界CO2冷却的SA508

【技术实现步骤摘要】
基于超临界CO2冷却的SA508
‑
3钢铣削加工方法


[0001]本专利技术涉及机械加工领域，具体涉及一种基于超临界CO2冷却的SA508
‑
3钢铣削加工方法。

技术介绍

[0002]SA508
‑
3钢具有强度高、韧性好、辐照脆化敏感性低等特点，广泛应用于核电压力容器、蒸发器和稳压器等核心构件，其在机械加工中存在切削力大、切削区温度高、刀具磨损严重等问题，导致加工表面粗糙度及平面度差，从而导致构筑界面愈合效果差，是制约构筑成形技术应用的技术瓶颈。
[0003]目前，国内外对SA508
‑
3钢铣削加工的研究和探索较少，未有一种适合的加工方法，导致SA508
‑
3钢表面加工质量差，刀具寿命短。
[0004]现有技术中，为有效降低切削过程中的切削温度和切削力，常采用切削液进行润滑冷却，但由于构筑成形技术对板材加工表面清洁度有较高要求(≤10RFU)，要求采用干切削方式进行加工；采用液氮(
‑
196℃)和干冰(
‑
78.5℃)低温冷却铣削加工技术，可有效改善切削区温度，但润滑效果不佳，但是，液氮冷却温度过低(冷却温度可低至
‑
196℃)，易引发被加工材料的低温脆性、冷作硬化以及刀具材料的热疲劳失效，导致切削力增大，刀具热疲劳失效。

技术实现思路

[0005]为解决SA508
‑
3钢铣削加工中存在的切削力大、切削区温度高、刀具磨损严重等问题，本专利技术要提供一种基于超临界CO2冷却的SA508
‑
3钢铣削加工方法，可在有效降低切削温度和刀具磨损的同时，降低工件表面粗糙度、提高加工表面洁净度。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：基于超临界CO2冷却的SA508
‑
3钢铣削加工方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、检查并确保数控加工中心的各个轴系的工作特性正常，待机预热至机床达到热稳定，所述数控加工中心置于预设恒温、恒湿及空气清洁度的超精密加工实验室内；
[0008]步骤2、将SA508
‑
3钢工件固定安装于加工中心工作平台虎钳上；
[0009]步骤3、装夹好刀具，并利用加工中心自身测量系统确定加工原点；
[0010]步骤4、利用硬质合金刀具对SA508
‑
3钢工件在预设切削参数下进行粗切加工，并根据切削参数和刀具参数进行加工路径生成，所述预设切削参数包括轴向切削深度、径向切削深度、进给速度和主轴转速；
[0011]步骤5、将超临界CO2冷却装置的喷嘴与机床主轴相连，将两个喷嘴对准刀尖位置，喷嘴距刀尖距离为5～10mm，喷嘴与机床主轴轴向方向夹角30
°
～40
°
；
[0012]步骤6、开启超临界CO2冷却装置，调整超临界CO2冷却装置的输出参数，所述输出参数包括CO2输入压力和压缩空气压力，将超临界CO2喷雾聚焦在刀尖位置；
[0013]步骤7、利用红外测温仪测量超临界CO2冷却装置喷嘴出口温度，待出口温度达到
预设温度范围时，利用Al2O3涂层硬质合金刀具对SA508
‑
3钢工件在预设切削参数下进行精加工，并根据切削参数和刀具参数进行加工路径生成；
[0014]步骤8、依次关闭超临界CO2冷却装置及数控加工中心，取下SA508
‑
3钢工件，干燥后进行保存，得到超临界CO2冷却铣削加工的SA508
‑
3钢加工表面。
[0015]进一步地，所述的粗加工的切削参数设置为：a
p
＝0.5mm，a
e
＝20mm，f
z
＝0.2mm，n＝1200r/min，其中a
p
为轴向切削深度，a
e
为径向切削深度，f
z
为每齿进给量，n为主轴转速。
[0016]进一步地，所述的数控加工中心为具有X轴、Y轴和Z轴的三轴数控加工中心。
[0017]进一步地，所述的切削方式为端面铣削方式。
[0018]进一步地，所述的SA508
‑
3钢形状为长方体，长度为200mm、宽度为100mm、高度为50mm。
[0019]进一步地，所述的硬质合金刀具为85
°
平行四边形11
°
后角铣削刀片，刀具的刃口半径为0.8mm。
[0020]进一步地，所述的Al2O3涂层硬质合金刀具为85
°
平行四边形，11
°
后角铣削刀片，刀具的刃口半径为0.8mm。
[0021]进一步地，所述的超临界CO2冷却装置CO2入口压力设置为7.5MPa。
[0022]进一步地，所述的精加工的切削参数设置为：a
p
＝0.2mm，a
e
＝20mm，f
z
＝0.1mm，n＝1800r/min，其中a
p
为轴向切削深度，a
e
为径向切削深度，f
z
为每齿进给量，n为主轴转速。
[0023]本专利技术采用超临界CO2冷却铣削来实现SA508
‑
3钢铣削加工，在工件粗加工后，在超临界CO2冷却条件下，用Al2O3涂层硬质合金刀具进行铣削加工，与SA508
‑
3钢其他铣削加工方法对比，本专利技术具有以下优点：
[0024]1、本专利技术在超临界CO2冷却铣削SA508
‑
3钢时，可充分发挥超临界CO2冷却的优势，有效利用超临界CO2升华吸热冷却和改善切削区润滑条件的双重作用，尤其是改善切削区如的润滑冷却状态，降低切削温度，提高工件表面加工质量和刀具寿命。
[0025]2、本专利技术的超临界CO2的强效冷却效果可降低工件表面和刀具表面温度，在一定程度上提高工件材料脆性，有利于断屑并降低刀具表面的切屑粘结，抑制刀具表面积屑瘤的产生，从而保证加工表面质量和提高。
[0026]3、本专利技术的超临界CO2喷射到切削区后快速升华，气体膨胀可有效清除切削区的切屑，降低了工件表面和刀尖处切屑的粘结，避免了切屑对表面加工质量的影响。
[0027]4、本专利技术的超临界CO2对非极性有机化合物具有极强的溶解能力，能有效减少已加工表面的污染物，提高加工表面洁净度。
[0028]5、本专利技术的超临界CO2在喷出后会自然蒸发，无需进行后处理，减少了后续处理成本，安全环保。
[0029]6、本专利技术的Al2O3涂层硬质合金刀具的切削寿命为200min，SA508
‑
3钢的表面粗糙度由1.5μm降至0.8μm，切削力由248N降为132N，切削温度由450℃降为274℃，且工件表面均匀性较好，无凹坑和微裂纹等加工缺陷。
[0030]7、基于上述理由，本专利技术可在低温铣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超临界CO2冷却的SA508
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3钢铣削加工方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、检查并确保数控加工中心的各个轴系的工作特性正常，待机预热至机床达到热稳定，所述数控加工中心置于预设恒温、恒湿及空气清洁度的超精密加工实验室内；步骤2、将SA508
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3钢工件固定安装于加工中心工作平台虎钳上；步骤3、装夹好刀具，并利用加工中心自身测量系统确定加工原点；步骤4、利用硬质合金刀具对SA508
‑
3钢工件在预设切削参数下进行粗加工，并根据切削参数和刀具参数进行加工路径生成，所述预设切削参数包括轴向切削深度、径向切削深度、进给速度和主轴转速；步骤5、将超临界CO2冷却装置的喷嘴与机床主轴相连，将喷嘴对准刀尖位置，喷嘴距刀尖距离为5～10mm，喷嘴与机床主轴轴向方向夹角为30
°
～40
°
；步骤6、开启超临界CO2冷却装置，调整超临界CO2冷却装置的输出参数，所述输出参数包括CO2输入压力和压缩空气压力，将超临界CO2喷雾聚焦在刀尖位置；步骤7、利用红外测温仪测量超临界CO2冷却装置喷嘴出口温度，待出口温度达到预设温度范围时，利用Al2O3涂层硬质合金刀具对SA508
‑
3钢工件在预设切削参数下进行精加工，并根据切削参数和刀具参数进行加工路径生成；步骤8、依次关闭超临界CO2冷却装置及数控加工中心，取下SA508
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3钢工件，干燥后进行保存，得到超临界CO2冷却铣削加工的SA508
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3钢加工表面。2.根据权利要求1所述基于超临界CO2冷却的SA508
‑
3钢铣削加工方法，其特征在于：所述的粗加工的切削参数设置为：a
p
＝0.5mm，a
e
＝20mm，f
z
＝0.2mm，n＝1200r/min，其中a
p
为轴向切削深度，a
e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭江，王钦强，赵勇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：