硬態車削

硬態車削也稱“以車代磨”，是指把淬硬鋼的車削作為最終精加工工序的工藝方法。一般情況下，淬硬鋼工件的粗加工是在淬火前進行的，淬火後進行磨削精加工。但磨削加工成本高、效率低。隨著高硬刀具材料和相關技術的發展，可以採用PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬質合金刀具在車床或車削加工中心對淬硬鋼進行車削，其加工質量也可以達到精磨的水平。

基本介紹

• 中文名：硬態車削
• 性質：現象
• 又稱：以車代磨
• 特徵：採用PCBN刀具、陶瓷刀具

硬態車削的特點

與磨削相比，硬態車削有如下特點：

加工效率高、經濟效益好

去除相同體積的金屬時，硬態車削往往可以採用較大的切削深度和較高的轉速，而磨削則只能採用小切深，否則容易產生磨削燒傷，徑向分力大引起變形，硬態車削的金屬去除率可為磨削的3～4倍，能耗僅為磨削的1/5；車削一次裝夾可完成多表面的加工(如外圓、內孔、端面、台階、溝槽等)，磨削則不能；在加工效率相同的情況下，車床投資僅為磨床的1/3～1/2，占地面積小、輔助系統費用低。

是一種潔淨的加工工藝

硬態車削所用的刀具，基本可不使用切削液，這樣就節省了相關的切削液傳輸裝置和處理裝置，大大節省了投資費用；切削液中一般都含有毒有害物質，會對環境造成污染，也損害了操作者的健康。不使用切削液的硬態車削是一種潔淨的加工工藝。

可獲得良好的整體加工質量

工件安裝次數的減少，可使工件得到較高的位置精度和圓度，車削不會引起表面燒傷和微裂紋。目前硬態車削的加工精度可達IT5級，表面粗糙度Ra可達0.8～0.2µm。

硬態車削的關鍵技術

實施硬態車削工藝時，切削力大(特別是徑向力比主切削力還大)、切削溫度高、刀具使用壽命短，這就要求作為硬態車削的刀具耐熱性和耐磨性應更好，工具機工藝系統也要有足夠的剛度。

刀具材料與幾何參數

能夠作為硬態車削的刀具材料有立方氮化硼(CBN)，陶瓷和新型硬質合金。CBN具有很高的硬度和耐磨性，適合加工硬度大於HRC55的淬硬鋼工件。陶瓷刀具材料的成本低於CBN，且具有良好的化學熱穩定性，但硬度和耐磨性不如CBN，對於硬度小於HRC50的淬硬鋼工件選用陶瓷刀具更為合適。我國陶瓷刀具技術已較完善，刀片性能也較可靠，國產Al2O3,陶瓷刀片已有近20個品種。新型硬質合金及塗層硬質合金刀具材料的抗彎強度和衝擊韌性比CBN和陶瓷材料要高，價格又低，可用於加工硬度為HRC40～50的淬硬鋼工件。刀片形狀及刀具幾何參數的選擇合理與否，對充分發揮刀具的切削性能至關重要。對於各種材料的刀片來說，均應選擇強度高、散熱條件好的刀片形狀和儘可能大的刀尖圓弧半徑。刀具幾何參數的主要特點是選擇較大的負前角或預磨出負倒棱。

切削用量與切削條件

切削用量選擇得合理與否，對硬態車削效果影響很大。由於CBN和陶瓷刀具材料的耐熱性和耐磨性好，可選用較高的切削速度和較大的切削深度以及較小的進給量。而切削用量對硬質合金刀具磨損的影響比CBN刀具要大些，故用硬質合金刀具就不宜選用較高的切削速度和切削深度。一般情況下硬態車削不用切削液.但有時對工件的加工精度和表面質量和刀具壽命有特殊要求時，也可使用水基切削液並採用連續均勻的冷卻方式，避免刀片產生微裂紋。

硬態車削工具機

硬態車削與非淬硬鋼車削相比，切削力增加30%～100%，切削所需功率增加1.5～2倍，所以對硬態車削對工具機提出了更高要求，如高剛度、大功率等。工具機本身的主軸系統除了要保證高剛度以外，還應具有高轉速，以保證充分發揮CBN或陶瓷刀具的性能優勢。但主軸的高轉速，往往容易引起振動，為防止和消除振動包括夾具在內的整個主軸系統必須經過良好平衡，主軸的徑向跳動和端面跳動都不得大於3µm。工具機導軌的精度要高、直線性要好、間隙要小，特別不能有爬行現象。此外，工具機要有良好的熱穩定性，工具機熱變形量要在一定範圍內，這樣才能保證連續生產的加工精度要求。

硬態車削的套用與展望

實踐證明，硬態車削比磨削可降低成本40%～60%。在德國、美國的汽車工業中，加工曲軸、凸輪軸等零件均採用硬態車削工藝，收到良好效果。我國也有少數工廠在CNC車床上對淬硬薄壁套、軸承環、齒輪內孔與端面以及量刃具等零件，用硬態車削也達到了磨削效果，並提高了加工效率。目前硬態車削工藝的套用還不夠廣泛，主要原因有：該項技術要求工具機、刀具、夾具及工藝應有最佳組合；工件硬度和餘量應均勻，對硬態車削機理研究不夠；硬態車削加工成功實例的實際指導作用不強；對硬態車削效果的宣傳推廣不夠等。儘管如此，硬態車削以其鮮明的特點和優勢必將成為切削加工領域中重要的發展方向之一。