替代磨削的經(jīng)濟(jì)性 硬車刀具和技術(shù)

    研究已確認(rèn)在硬車和磨削表面都有白化層的存在。雖然它們通常和表面殘余拉應(yīng)力相關(guān)聯(lián)，但白化層也可能預(yù)示殘余壓應(yīng)力。不管怎么說(shuō)，白化層的成因和它們對(duì)已加工工件沒(méi)有全部了解。

   一些研究建議使用切削液有助于消除白化層，而其它的顯示冷卻液沒(méi)有效果。還有一些證據(jù)表明刀具工況影響白化層的形成�？偟膩�(lái)說(shuō)，新刀具更傾向于產(chǎn)生無(wú)損表面，白化層的增加隨著刀具磨損的增加而增加。這可能由刀具和工件之間的摩擦產(chǎn)生的熱量造成后刀面磨損增加引起，或者通過(guò)摩擦增加引起更高的塑性變形。

新的刀具和技術(shù)減少加工時(shí)間高達(dá)90%

    近年來(lái)，硬車零件的‘未知’表面完整性還引起某些不情愿把硬車削作為對(duì)關(guān)鍵表面精加工。但是，近來(lái)刀具技術(shù)的發(fā)展很可能挑戰(zhàn)這些觀念。特別地，新的整體PCBN刀片和新的插車技術(shù)已被證明能得到和傳統(tǒng)磨削工藝相當(dāng)或更好的精度。

    在近期的發(fā)展之一是象山高CBN100和CBN300這樣對(duì)硬車精加工經(jīng)濟(jì)性高的選擇的整體PCBN刀片。特別針對(duì)淬硬鋼加工的整體刀片CBN100和CBN300提供和傳統(tǒng)的鑲齒或硬質(zhì)合金刀片相同數(shù)量的切削刃，外加長(zhǎng)的切削刃。歸因于它們的整體結(jié)構(gòu)，新的刀片提供明顯更高的耐磨性和更低的每刃成本。在一項(xiàng)把山高的整體刀片同其它五個(gè)不同的刀具制造商生產(chǎn)的鑲齒刀片比較的研究里，每刃成本的節(jié)約從25%到208%不等。

作為增加的優(yōu)點(diǎn)，CBN100和CBN300還使得插車成為可能。插車是一種使用整個(gè)切削刃或部分切削刃來(lái)創(chuàng)建直角切削的硬車削高生產(chǎn)率形式。這種相對(duì)新的工藝已被證實(shí)能減少加工時(shí)間多達(dá)90%，生產(chǎn)的零件的表面完整性同那些磨削的相同。

    磨削或硬車削零件的最關(guān)鍵的特性是尺寸(直徑)、圓度、直線度、承載面積、表面粗糙度和殘余應(yīng)力。對(duì)于前四個(gè)特性，對(duì)于一個(gè)大齒輪或軸承環(huán)插車能很容易得到下面的精度。 

直徑±0.015mm(0.0006in.)

圓度0.004mm(0.00015in.)

直線度0.004mm(0.00015in.)

承載面積90%深(0.002mm約為0.00008in.)

    在生成連續(xù)紋道的傳統(tǒng)車削里，表面光潔度主要決定于刀尖圓弧半徑、進(jìn)給率、切削速度和切削深度。相反，插車零件的表面質(zhì)量主要取決于切削刃的質(zhì)量。作為結(jié)果，插車的零件在軸向顯示低的殘余應(yīng)力，而且密封特性和磨削表面相比相同或更好。

    使用整體PCBN刀片，這些應(yīng)力模式保持常數(shù)，即使是大批生產(chǎn)時(shí)也這樣。在一個(gè)檢驗(yàn)250個(gè)插車零件物理特性的測(cè)試?yán)�，發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力顯著低于磨削引起的應(yīng)力。零件質(zhì)量還受切向殘余應(yīng)力分布的影響。在另外測(cè)試的250個(gè)零件里，磨削和插車都在表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，但是在插車零件上其影響區(qū)的厚度顯然更薄。

    還發(fā)現(xiàn)插車減少白化層的發(fā)生，因?yàn)樗鼫p少切削刃上的后刀面磨損歸因于每個(gè)加工表面更短的切削時(shí)間。這還產(chǎn)生更低的切削力和更少的摩擦，導(dǎo)致更少的熱量傳遞到工件表面上。

    雖然硬車削通常被看作比傳統(tǒng)精加工方法貴得多，近來(lái)的刀具和技術(shù)的發(fā)展正逐漸改變這些觀念。隨著關(guān)于滿足表面光潔度和完整性要求能力的問(wèn)題的回答，硬車削精加工將作為一種經(jīng)濟(jì)性好的替代磨削的方案被更廣泛地認(rèn)識(shí)。更大的柔性、更快的換刀和更長(zhǎng)的刀具壽命都對(duì)降低加工成本、提高生產(chǎn)率和更好的零件質(zhì)量有作用，遠(yuǎn)超過(guò)PCBN刀具的初期成本。