硬态车削工艺及关键技术

1 硬态车削的特点

加工效率高、经济效益好 去除相同体积的金属时，硬态车削往往可以采用较大的切削深度和较高的转速，而磨削则只能采用小切深，否则容易产生磨削烧伤，径向分力大引起变形，硬态车削的金属去除率可为磨削的3～4倍，能耗仅为磨削的1/5；车削一次装夹可完成多表面的加工(如外圆、内孔、端面、台阶、沟槽等)，磨削则不能；在加工效率相同的情况下，车床投资仅为磨床的1/3～1/2，占地面积小、辅助系统费用低。 是一种洁净的加工工艺 硬态车削所用的刀具，基本可不使用切削液，样就节省了相关的切削液传输装置和处理装置，大大节省了投资费用；切削液中一般都含有毒有害物质，会对环境造成污染，也损害了操作者的健康。不使用切削液的硬态车削是一种洁净的加工工艺。 可获得良好的整体加工质量 工件安装次数的减少，可使工件得到较高的位置精度和圆度，车削不会引起表面烧伤和微裂纹。目前硬态车削的加工精度可达IT5级，表面粗糙度Ra可达0.8～0.2µm。

2 硬态车削的关键技术

刀具材料与几何数 能够作为硬态车削的刀具材料有立方氮化硼(CBN)，陶瓷和新型硬质合金。CBN具有很高的硬度和耐磨性，适合加工硬度大于HRC55的淬硬钢工件。陶瓷刀具材料的成本低于CBN，且具有良好的化学热稳定性，但硬度和耐磨性不如CBN，对于硬度小于HRC50的淬硬钢工件选用陶瓷刀具更为合适。我陶瓷刀具技术已较完善，刀片性能也较可靠，国产Al₂O₃,陶瓷刀片已有近20个品种。新型硬质合金及涂层硬质合金刀具材料的抗弯强度和冲击韧性比CBN和陶瓷材料要高，价格又低，可用于加工硬度为HRC40～50的淬硬钢工件。刀片形状及刀具几何参数的选择合理与否，对充分发挥刀具的切削性能至关重要。对于各种材料的刀片来说，均应选择强度高、散热条件好的刀片形状和尽可能大的刀尖圆弧半径。刀具几何参数的主要特点是选择较大的负前角或预磨出负倒棱。 切削用量与切削条件 切削用量选择得合理与否，对硬态车削效果影响很大。由于CBN和陶瓷刀具材料的耐热性和耐磨性好，可选用较高的切削速度和较大的切削深度以及较小的进给量。而切削用量对硬质合金刀具磨损的影响比CBN刀具要大些，故用硬质合金刀具就不宜选用较高的切削速度和切削深度。一般情况下硬态车削不用切削液.但有时对工件的加工精度和表面质量和刀具寿命有特殊要求时，也可使用水基切削液并采用连续均匀的冷却方式，避免刀片产生微裂纹。 硬态车削机床 硬态车削与非淬硬钢车削相比，切削力增加30%～100%，切削所需功率增加1.5～2倍，所以对硬态车削对机床提出了更高要求，如高刚度、大功率等。机床本身的主轴系统除了要保证高刚度以外，还应具有高转速，以保证充分发挥CBN或陶瓷刀具的性能优势。但主轴的高转速，往往容易引起振动，为防止和消除振动包括夹具在内的整个主轴系统必须经过良好平衡，主轴的径向跳动和端面跳动都不得大于3µm。 机床导轨的精度要高、直线性要好、间隙要小，特别不能有爬行现象。此外，机床要有良好的热稳定性，机床热变形量要在一定范围内，这样才能保证连续生产的加工精度要求。

3 硬态车削的应用与展望