一、QT500 鑄鐵件的加工特性：與灰鐵的核心差異

1. 強度與韌性高：抗拉強度是 HT250 的 2 倍以上，切削時抗力大（切削力比灰鐵高 30%-50%），易導致刀具磨損加快。
2. 加工硬化明顯：石墨呈球狀（而非灰鐵的片狀），切削時金屬塑性變形大，已加工表面易形成硬化層（硬度比基體高 20%-30%），二次切削時會加劇刀具磨損。
3. 切屑呈帶狀：灰鐵切屑脆易斷，而 QT500 韌性好，切屑呈連續帶狀，易纏繞刀具或工件，需加強排屑控制。
4. 表面質量要求高：常用于關鍵配合件（如軸承座孔），需保證低粗糙度（Ra≤1.6μm）和高尺寸精度（IT6-IT7 級）。

二、加工設備選擇：強調剛性與穩定性

1. 粗加工設備：
   • 大型件（如機床床身）：選用重型龍門加工中心（主軸功率≥22kW，剛性等級≥ISO 63 級），工作臺承重≥5 噸，避免加工時 “顫振”。
   • 中小型件（如軸承座）：立式加工中心（BT50 主軸，扭矩≥80N?m）或臥式車床（主軸孔徑≥80mm），保證足夠切削動力。
2. 精加工設備：
   • 平面 / 端面：高精度平面磨床（平面度≤0.01mm/m）或數控鏜銑床（定位精度≤0.005mm）。
   • 孔系：數控內圓磨床（圓度≤0.003mm）或坐標鏜床（孔位精度≤0.002mm），適合軸承孔等關鍵配合面。
   • 軸類外圓：數控外圓磨床（圓柱度≤0.002mm），保證與軸承的配合精度。

三、刀具選擇：優先超硬材質，優化幾何參數

1. 刀具材質：
   • 粗加工：超細晶粒硬質合金（如 WC-Co 合金，晶粒尺寸 0.5-1μm），型號推薦 ISO K30-K40（適合鑄鐵），抗沖擊性優于普通硬質合金，能承受大切削力。
   • 半精加工：涂層硬質合金（TiAlN 或 AlCrN 涂層），涂層厚度 3-5μm，硬度≥HV3000，可減少摩擦和加工硬化，延長壽命 20%-30%。
   • 精加工：立方氮化硼（CBN）刀具（整體聚晶 PCBN 刀片），硬度≥HRC90，耐磨性是涂層硬質合金的 5-10 倍，尤其適合加工硬化層，保證表面粗糙度 Ra≤0.8μm。
   • 慎用高速鋼刀具：QT500 硬度高（HB170-230），高速鋼耐磨性不足，僅適合低速鉆孔（≤50m/min）。
2. 幾何參數優化：
   • 前角（γ?）：粗加工取 5°-8°（增強刃口強度，抗沖擊）；精加工取 8°-12°（減少切削力，降低加工硬化），比灰鐵加工的前角小 3°-5°。
   • 后角（α?）：6°-10°，避免刀具后刀面與工件硬化層過度摩擦。
   • 主偏角（κ?）：45°-60°，減少徑向切削力，降低振動；鏜孔時取 90°，保證孔壁垂直度。
   • 刃口處理：粗加工刃口倒棱（0.1-0.2mm×20°），防止崩刃；精加工刃口研磨至 Ra≤0.4μm，避免劃傷工件表面。

四、切削參數與冷卻：平衡效率與質量

1. 切削速度（Vc）：
   • 粗加工：硬質合金刀具取 80-120m/min（比灰鐵低 20%-30%），防止切削溫度過高導致刀具磨損。
   • 精加工：CBN 刀具取 150-250m/min（高速切削可減少加工硬化，提高表面質量）；涂層硬質合金取 120-180m/min。
2. 進給量（f）：
   • 粗加工：0.2-0.3mm/r（保證足夠切削力，避免 “擠壓” 導致的加工硬化）。
   • 精加工：0.1-0.15mm/r（減少表面殘留刀痕，降低粗糙度），進給量過小時，刀具與工件摩擦加劇，反而增加加工硬化。
3. 切削深度（ap）：
   • 粗加工：2-5mm（一次切除大部分余量，避免多次切削接觸硬化層）。
   • 半精加工：0.5-1mm（去除粗加工產生的硬化層）。
   • 精加工：0.1-0.3mm（保證最終精度，切削深度需大于硬化層厚度 0.05mm 以上）。
4. 冷卻潤滑：
   • 必須使用冷卻劑：優先選用極壓乳化液（濃度 10%-12%），極壓添加劑（如硫化脂肪酸酯）可在刀具表面形成保護膜，減少摩擦和磨損。
   • 冷卻方式：高壓冷卻（壓力≥5MPa），噴嘴對準切削區，確保及時帶走切削熱，同時沖斷帶狀切屑，防止纏繞。

五、加工工藝與質量控制：減少缺陷

1. 工藝路線：遵循 “粗加工→時效處理→半精加工→精加工” 流程：
   • 粗加工后進行人工時效（250-300℃保溫 4-6h），消除加工應力，避免后續加工變形。
   • 半精加工后需檢測表面硬化層厚度（用顯微硬度計），確保≤0.1mm，否則需增加一次半精切削。
2. 質量控制要點：
   • 表面粗糙度：精加工后用粗糙度儀檢測，關鍵面（如軸承座孔）需達到 Ra≤0.8μm，無振紋、劃痕。
   • 尺寸精度：用三坐標測量機檢測關鍵尺寸（如孔距、垂直度），公差控制在 IT6 級（如 φ100mm 孔公差 ±0.011mm）。
   • 加工硬化層：用維氏硬度計檢測表面下 0.05mm 處硬度，與基體硬度差≤30HV，避免影響后續裝配或使用中的疲勞性能。
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