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钻削ZGMn13高锰钢道岔硬质合金钻头研究

白国伟  
【摘要】:随着现代制造业发展,机械加工作业量增加,作为制造业最常用加工工序之一的钻孔,其任务量愈来愈多,而硬质合金材料钻头在钻孔工序中应用较多,钻头用量增加直接影响到零件加工成本。经过到工厂多次调研发现,铁路部门正在加大力度进行铁路基础设施改造和建设,铁路提速就是重点基础项目之一。道岔是轨道结构的重要组成部分,也是轨道结构的薄弱环节之一,其加工质量决定着铁路运输系统的安全。道岔加工关键工序之一的钻孔工序中,由于道岔材料因素,所使用的钻头不仅影响道岔加工质量,而且影响加工成本。加工ZGMn13高锰钢道岔,钻头消耗量大。为了降低加工成本,满足加工质量要求,确定钻削ZGMn13道岔硬质合金钻头为本文主要研究方向。 本文回顾了ZGMn13高锰钢和硬质合金刀具材料发展历史及研究现状,阐述了ZGMn13高锰钢基本性能,并且突出了它的加工硬化现象。针对高锰钢道岔钻孔加工,优选了硬质合金刀具牌号。比较分析钻头刃磨方法,结合钻头磨制方法,设计了简单机械刃磨夹具。分析钻头切削部分几何参数对钻头强度影响。通过实验,验证分析结果,找出影响切削力的因素和刀具失效主要原因。 以往,确定钻头结构和切削部分几何参数,需做大量实验来研究,这样将花费很多时间,费用昂贵。本文提出应用分析软件分析钻头实体模型,根据分析结果确定几何参数。再通过少量实验进行验证。研究具有很好的经济性、实用性、使用性。 研究表明:钻头前、后刀面粗糙度严重影响钻头寿命,在钻头磨制时,粗糙度控制在0.8之内;设计的刃磨夹具简单、适用;通过改进横刃处结构,降低了横刃承受的轴向力、改善了横刃切削条件、消除了横刃两个外缘点应力集中现象、钻尖强度也得到提高,有效地提高了钻头寿命。研究结果为以后进一步研究奠定了良好的基础。


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