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替代磨削的经济性好的硬车刀具和技术用在汽车工业的大多数硬零件是在淬硬后加工到最后几何形状的目前,磨削是用于这些零件的重要的方法,这些零件包括轴承、齿轮、轴和小齿轮但是,感谢机床刚性的改善和聚晶立方氮化硼PCBN刀具的进展,硬车削正作为一种替代磨削的经济性好的方法在普及使用各种镶刃或整体车刀片完成硬度在洛氏45到68范围材料的硬车削自从它在80时代中期推出以来,这种工艺的普及程度已戏剧性地加添,并且PCBN刀具的销售现在每年超过25亿美圆很明显,越来越多的制造商正在认得硬车削的优点但是归因于PCBN刀具的成本,很多人依旧把它看作是一个昂贵的工艺用PCBN进行硬车削真的更贵?当PCBN刀具的成本比传统刀具高10到20倍时,讨论表明它们在综合生产率和刀具寿命方面效率要高10到300倍在某种程度上,这些发觉是基于每个零件分摊的刀具成本分析为了更好地了解硬车削的经济效益,考虑一些有时被会计部门忽视的因素是有帮忙的这些因素包括刀具换刀时间、调整时间、加工时间、机床维护、零件质量和机床原始成本硬车削的经济性好可能归功于机床本身磨床比CNC车床的投资大得多,CNC车床通常是磨床成本的三分之一到二分之一还有,在加工本领方面CNC车床柔性更大换刀能在两分钟之内完成,没有对于更换砂轮必需的生产时间的损失这些柔性允许小批量零件的快速、经济性好的生产低的维护也是一个好处,作为磨损的PCBN刀具能被快速地拿走并更换新的刀片,而且不需要修正或修正来维持切削轮廓CNC车床和磨床相比还占据更少的空间,不需要液槽系统,而且在很多硬车削应用里甚至不需要冷却液由于硬车削通过从工件上剥软化的切屑来有效地去除金属,通常不推举冷却液这有助于在除去有使用冷却液引起的环境损害的同时降低成本干加工还削减花在政府管制的切屑处理和回收处理上的时间和金钱在较少的加工时间下获得良好的表面干净度虽然已经知道磨削在相对较高的进给率下得到良好的表面干净度,但用PCBN刀片硬车削能以明显更高的金属切除率获得同等或更好的表面干净度虽然工艺有小切深小进给构成,对于传统硬车削加工时间的削减估量高达60%,而对于最新的插车plungeturning技术高达90%0讨论表明通过使用正确的刀尖圆弧半径、进给率或新的修光刀片技术组合,硬车削能获得比磨削更好的表面干净度实际上硬车削能以比磨削调整简单的装卡下被完成也能获得高精度但是,仍有很多围绕硬车零件综合表面完整性的争辩硬车削通过产生残余应力模式和也叫做白化层的过硬表面区域来影响表面微观结构这些薄的再硬化层通常是紧跟在白化层下面的过度回火区归因于材料的微观结构的改造,再硬化层在光学显微镜下看是白的,而且回火区表现为暗色讨论已确认在硬车和磨削表面都有白化层的存在虽然它们通常和表面残余拉应力相关联,但白化层也可能预示残余压应力不管怎么说,白化层的成因和它们对已加工工件没有全部了解一些讨论建议使用切削液有助于除去白化层,而其它的显示冷却液没有效果还有一些证据表明刀具工况影响白化层的形成总的来说,新刀具更倾向于产生无损表面,白化层的加添随着刀具磨损的加添而加添这可能由刀具和工件之间的摩擦产生的热量造成后刀面磨损加添引起,或者通过摩擦加添引起更高的塑性变形新的刀具和技术削减加工时间高达90%近年来,硬车零件的未知表面完整性还引起某些不情愿把硬车削作为对关键表面精加工但是,近来刀具技术的进展很可能挑战这些观念特别地,新的整体PCBN刀片和新的插车技术已被证明能得到和传统磨削工艺相当或更好的精度在近期的进展之一是象山高CBN100和CBN300这样对硬车精加工经济性高的选择的整体PCBN刀片特别针对淬硬钢加工的整体刀片CBN100和CBN300供给和传统的镶齿或硬质合金刀片相同数量的切削刃,外加长的切削刃归因于它们的整体结构,新的刀片供给明显更高的耐磨性和更低的每刃成本在一项把山高的整体刀片同其它五个不同的刀具制造商生产的镶齿刀片比较的讨论里,每刃成本的节省从25%到208%不等作为加添的优点,CBN100和CBN300还使得插车成为可能插车是一种使用整个切削刃或切削刃来创建直角切削的硬车削高生产率形式这种相对新的工艺已被证明能削减加工时间多达90%,生产的零件的表面完整性同那些磨削的相同磨削或硬车削零件的最关键的特性是尺寸直径、圆度、直线度、承载面积、表面粗糙度和残余应力对于前四个特性,对于一个大齿轮或轴承环插车能很简单得到下面的精度直径+/—
0.0006in.
0.015mm圆度+/—
0.00015in.
0.004mm直线度+/—
0.00015in
0.004mm承载面积90%深
0.00008in.
0.002mm在生成连续纹道的传统车削里,表面干净度重要决议于刀尖圆弧半径、进给率、切削速度和切削深度相反,插车零件的表面质量重要取决于切削刃的质量作为结果,插车的零件在轴向显示低的残余应力,而且密封特性和磨削表面相比相同或更好使用整体PCBN刀片,这些应力模式保持常数,即使是大批生产时也这样在一个检验250个插车零件物理特性的测试里,发觉残余应力显著低于磨削引起的应力零件质量还受切向残余应力分布的影响在另外测试的250个零件里,磨削和插车都在表面产生残余拉应力,但是在插车零件上其影响区的厚度明显更薄还发觉插车削减白化层的发生,由于它削减切削刃上的后刀面磨损归因于每个加工表面更短的切削时间这还产生更低的切削力和更少的摩擦,导致更少的热量传递到工件表面上虽然硬车削通常被看作比传统精加工方法贵得多,近来的刀具和技术的进展正渐渐更改这些观念随着关于充足表面干净度和完整性要求本领的问题的回答,硬车削精加工将作为一种经济性好的替代磨削的方案被更广泛地认得更大的柔性、更快的换刀和更长的刀具寿命都对降低加工成本、提高生产率和更好的零件质量有作用,远超过PCBN刀具的初期成本。