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數控車床硬態切削技術

日期：2009年11月06　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：數控車床
    硬戀切削技術
    淬硬鋼是——類較難加工的材料，硬度通常高達50~65HRC，主要包括普通淬火鋼、淬火態模具鋼、軸承鋼、軋輥鋼及高速鋼等。由于其典型的耐磨特點，淬硬鋼被廣泛用于制造各種數控車床要求高硬度和高耐磨性的基礎零部件。隨著陶瓷刀具，特別是超硬刀具CBN性能的不斷提高和穩定，解決了淬硬零件傳統制造工藝與快速發展的市場需求之間的矛盾，使得更經濟地切削加工淬硬鋼成為可能。
    硬態切削是指采用陶瓷或超硬CBN／J具對硬度大于50HRC的淬硬鋼進行精密切削的加工工藝。與磨削相比，硬態切削具有良好的加工柔性、經濟性和環保性能。然而，目前硬態切削加工技術仍然末完全被企業所廣泛采用，其主要原因不僅由于企業對硬態切削加工機理及刀具的使用技術未完全理解和掌握，同時也因為硬態切削工藝中一些不穩定的因素制約了它的推廣和應用。
    ⑴硬態切削的優點
    與磨削加工相比，硬態切削有如下優點：
    ①加工效率高、經濟效益好。旨先，去除相同體積的數控車床金屬時，硬態切削常�？梢圆捎幂^大的切削深度和較高的主軸轉速；而辟削則只能采用小切深，否則容易引起磨削燒傷，或因徑向分力大而引起變形。因此，硬態切削的金屬去除率為磨削的3—4倍，能耗僅為磨削的1／5。另外，在硬態車削時，  —次裝夾可完成多表面的加工(如外圓、內孔、端面、臺階、溝槽等)，而磨削則不易實現。硬態切削經濟效益奸還體現在設備投入上，在加工效率相同的情況下，車床投資僅為磨床的1／3—1／2，且占地面積小，輔助系統費用低。
    ②清潔的加工工藝。硬態切削所用的刀具，基本可不使用切削液，節省了相關的切削液供給裝置和處理裝置，大大節省了投資費用。另外，一般切削液中大多含有毒和有害物質，會對環境造成污染，也危害操作者的健康。
    ③良好的整體加工質量。以硬態車削為例，數控車床工件安裝次數的減少，可使工件各幾何要素獲得較高的位置精度，工件表面也不會引起燒傷或微裂紋。目前硬志車削的加工精度可達IT5級，表面粗糙度An為Os—O．2Pnl。
    (2)硬態切削的關鍵技術
實施硬態切削工藝時，切削力大、切削溫度高、刀具使用壽命短，這就要求作為硬態切削的刀具耐熱性和耐磨性應更好，機床工藝系統也要有足夠的剛度。硬戀曰削的關鍵技術表現在以F幾個方面：
    ①刀具材料引L何參數。CBN具有很高的硬度和耐磨性，適合加工硬度大于HRC55的淬硬鉚J：[件，是目前最理想的硬態切削刀具材料。陶瓷刀具材料的成本低于CBN，且具有良好的化學熱穩定性，但硬度和耐磨性不如CBN，對于硬度小于HRC50的淬硬鋼工件選用陶瓷刀具較為合適。我國數控車床陶瓷刀具拄術己較完善，刀片性能也較穩定、可靠。對于硬度為HRC40—50的淬硬鑰千件，也司選擇抗彎矚度和沖擊韌性更高的高性能硬質合金及涂層硬質合金刀具材料。刀片形狀及刀具幾何參數的選擇合理與否，對充分發揮JJ具的切削性能至關重要。對于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盡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人的負前角或預磨出負倒棱，以提高刀具的抗沖擊能力。
    ②回切削用量與切削條件。切削用量選擇得合理‘j否，對硬態切削效果影響很大。由于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及較小的進給量：而硬質合金刀具則不宜選用較高的切削速度和印削深度。一般情況下硬態切削刁；使用切削液，但有時對工件的加工精度和表面質量及刀具壽命有特殊要求時，也可使用水基切削液并采用連續、均勻的冷卻方式，避免刀片產生微裂紋。
    ③對己加工表面完整性的深入研究。由于切數控車床削加工過程巾切削熱的產生和佶導、高速摩擦和磨損等因素都會對已加工表面造成‘定程度的破壞，所以，用硬態切削取代磨削加工，需對工件的表面性能進行長期和深入的研究。硬態叨削已加7：表面的完整性主要包括：表層組織形態及硬度、表面粗糙度、殘余應力的性質與分布、白層的狀況等。
    ④硬態切削機床。以車削加：l寸例，淬硬鋼的硬態車削與非淬硬鋼車削相比，切削力增加30％～100％，切削所需功串增加]5—2倍。所以，硬態切削對數控車床提出了更高的要求，主要是高剛度和大功率。此外，機床本身的主軸系統還應具有高轉速，以保證充分發揮CBN或陶瓷刀具的性能優勢。為防止主軸高轉速引起的振動，包括夾具在內的整個主軸系統必須經過良好的平衡，主軸的徑向跳動和端向跳動都不得大于3gm。機床導軌的精度要高，擔杠反向間隙要小，特別是不能有爬行現象發生。機床良好的熱穩定性，對保證連續生產的加丁精度也非常重要。

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