淬硬工件的车削加工
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以车削替代磨削(以车代磨)加工淬硬工件就是一种比较新的加工方法,该方法已日益为人们所接受,其应用也越来越频繁。

图1

图2

图3
在生产加工中,提高竞争力最有效的方法之一就是减少加工工序。除非工件被重新设计,否则,减少工序通常意味着必须采用一种全新的加工方法。

适合车削加工的工件硬度

淬硬工件材料的车削加工受到材料硬度与所选刀具材料的综合影响。不同材料的单刃车刀车削工件材料的硬度限制见表。
切削刀具材料工件硬度范围
涂层硬质合金~HRC43
金属陶瓷和涂层金属陶瓷HRC44~49
陶瓷和氮化硅陶瓷~HRC63
立方氮化硼(CBN)HRC54~64
在车削淬硬工件时,机床的稳定性也至关重要。为了使加工获得成功,就必须保证CNC数控车床的刚性和工件装夹置的稳定性。
在大多数生产环境中,车削加工都能实现比磨削加工更低的加工成本。在许多情况下,车削加工还可以大大缩短加工循环时间。通常,比较小的工件可以在淬硬状态下完成全部加工,与原来的预加工→热处理→磨削加工流程相比,可以节省相关的成本。此外,与磨削加工相比,单刃车削通常更适合加工复杂的轮廓和外形。

硬车削的加工要点

车削加工淬硬工件时,需要注意两个要点:关注加工过程和克服紧张心理。
车削加工硬度超过HRC40的淬硬工件时,需要更仔细地考虑刀具相对于工件的姿态。例如,采用前倾角较大的刀架对加工更为有利。采用更坚固的刀片形状(如正方形刀片和80°顶角刀片)可以获得最佳加工结果。均匀一致的毛坯余量也至关重要。此外,刀具进入切削时必须非常小心,以免损坏主切削刃。在任何情况下,切削区的温度都必须绝对保持稳定,这通常意味着不使用冷却液。如果需要使用冷却液,则必须使其不间断地喷淋切削区,就像一个破裂的消防栓那样。
克服紧张心理其实很容易。在某些加工中,最初几次切削时,看到红热状态的缎带形切屑(而不是像猪尾一样卷曲的蓝色切屑)从工件中流出,可能会令人紧张不安。有一种简单的方法可以消除这种“恐惧心理”,就是加工时将刀架倒置。这样,由于刀架挡住了操作者观察切削区的视线,就不会看到这种与以往迥异的切削过程了。将刀架倒置还有另外一个好处,红色的缎带形切屑在重力作用下,会加速掉落,脱离切削区,从而消除了二次切削和损坏切削刃的风险。

硬车削并不困难

对于任何工厂来说,探索硬车削有何益处都并不困难。硬车削试验要在刚性良好的数控车床上进行,首先要仔细检查工件装夹状况。在大多数加工情况下都需要使用车刀架。然后,需要选择正确的车刀片。如果使用金属陶瓷刀片或氧化铝基陶瓷刀片,其成本通常比涂层硬质合金刀片更低,因此切削试验基本上没有风险。最坏的可能就是损坏一两个价值几美元的刀片。如今,甚至氮化硅陶瓷刀片和CBN刀片也便宜多了。现在,许多CBN刀片都采用了多刀尖设计,因此,如果损坏了一两个刀尖,也没有太大关系。
要从供应商(无论是刀具制造商还是机床制造商)那里获得加工建议和技术支持也很容易。现在,甚至已经有了将硬车削与磨削功能集于一身的新型多用途加工机床。
本文作者:全虹枳(译) 张宪(校)
原载:《工具展望》2010年第4期
上载于:2013-8-12 12:09:13

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