采用以車（chē）代磨工藝硬車削齒（chǐ）輪的難題與切（qiē）削刀（dāo）具的發展
2014-4-3 來源：數控機（jī）床市場網 作者：
在齒輪和齒輪軸行業，隨著切削技術的進步（bù）和節能（néng）提效的要求，以車代（dài）磨工藝被廣泛應用，由於企業對（duì）以車代磨工藝和刀具（jù）等認識不清，在工藝實施（shī）中也存在諸多問題，特別是淬硬鋼的大餘量粗加工，斷續切削加工，切（qiē）槽加工，以車代磨的光潔度和形位公（gōng）差問題。我們根據齒輪行業為例，淺析以車代（dài）磨工藝中遇到的問（wèn）題，並重點論述硬車削（xuē）工藝的（de）關鍵--CBN刀具。
淬（cuì）硬（yìng）鋼齒輪的大餘（yú）量切削和（hé）斷續切削用刀具牌號BN-S20
42CrMo和20CrMnTi等（děng）材質的齒輪（lún）或齒圈淬火變形可（kě）以在一定程度上加以控製和減小,但是不能夠完全避免.對於滲碳淬火後的變形校正不再贅述，下麵是淺談滲碳淬火後（hòu）車削加工及（jí）刀具的可行性。
對於滲碳淬火齒圈（quān）齒輪的外圓（yuán）和（hé）內孔變形量的修正，車削（xuē）是最簡單的辦法，以前任何刀具包括國外CBN刀具都（dōu）不能解決強斷續切削淬火後齒（chǐ）輪外圓，華菱超硬（yìng）受邀對此進行刀具研（yán）發，“間斷切（qiē）削加工淬硬鋼一直是個難題，何況是（shì）動輒HRC60左右（yòu）的淬硬鋼，而且變（biàn）形餘量大，在高速車削淬（cuì）硬鋼時，如果工件有間斷切削，刀具在間斷切削淬硬鋼時會以（yǐ）每分鍾100次以上的衝擊來完成加工，對刀具的抗衝擊性能是個很大的挑戰（zhàn）。”中國刀協專家如是（shì）說。華菱超硬經過長達一年之久的反複試驗，推出強（qiáng）斷續車削淬（cuì）硬鋼的CBN刀具牌號BN-S20牌號；並在滲碳淬火後的齒輪外圓進行車削實（shí）驗。
刀具試驗結果：BN-S20牌號CBN刀片比原來用的進口氮化矽陶瓷刀具抗衝擊，在吃刀深度增大三倍的情況下（單邊背吃刀量ap=2.5mm），壽命（mìng）是氮化矽陶瓷刀具的6倍！切削效率整整提高3倍（原來是三次走刀（dāo），現在是一次走刀完（wán）成（chéng）4mm的淬火變形餘量（liàng）的（de）切除（chú））。最難能（néng）可貴的是刀具（jù）的最終失效（xiào）形式並不是讓人擔心的崩刀刃，而是正常的後刀麵磨損。此次斷（duàn）續車削淬火齒輪外圓實驗（yàn），打破了業內CBN刀具不能用於強斷續車削淬硬鋼的神話，在刀具（jù）學術界引起很大的轟（hōng）動！
連續切削淬硬齒輪的（de）以車代磨刀具牌號BN-H10
以斷續切削帶油槽的齒輪（lún）內孔為（wéi）例（lì）：試切刀具壽命達到8000米以上，光潔度Ra0.8以內；如果使用帶修光刃CBN刀具，淬硬鋼車削光潔度（dù）達到Ra0.4左右（yòu）並能取得很好的刀具壽命。
齒輪熱後硬車端麵時，能有效代替磨削加工，作為（wéi）“以車代磨”的（de）典型應（yīng）用，連續切削用刀具牌號BN-H10已經很普及的應用在齒輪端麵熱後硬（yìng）車的（de）生產實踐（jiàn）中，硬車削與磨（mó）削加工相比，確（què）實大（dà）大提高了工作效率。 在切削硬度為HRC55～65的材料時，BN-H10牌號CBN刀（dāo）片的切削速度應在120～180m／min。銑削時的Vc=100～160m/min，每分鍾進給（gěi）量Vf=70～160mm/min；鉸削（xuē）時Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。需注意（yì）用立方氮化硼刀具精車淬硬（yìng）鋼，其工件硬度（dù）高（gāo）於（yú）45HRC，效（xiào）果最好，工件（jiàn）硬度越（yuè）高，切削線速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件（jiàn），其切削速度宜選用60-80m/min;當精車的切（qiē）深在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，精車後的工件表麵粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度（dù）可達0.013mm。若能采用剛性好的標準數控車床加工，刀具的剛性好和刃口鋒利，則精車後的工件表麵粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到（dào）用數控磨床加工的水平。
以車代磨工（gōng）藝成（chéng）本與風險
由於CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐（nài）熱性高(1400℃～1500℃)，在（zài）使用時能允許以高於硬質合金（jīn）幾倍的切削速度（dù）切削（xuē）淬火鋼，而耐用度（dù）是硬度合金的幾（jǐ）倍到幾十（shí）倍。CBN刀具作為以車代磨最理想的刀具，與磨削相比，華菱BN-S20立方氮（dàn）化硼刀具可采用大切深間斷切削實現以車代磨或以車代（dài）粗磨提高加工效率，避免大餘量磨削燒傷問題；而且在連續切削中，BN-H10牌號的金屬切除率通常是磨削加工（gōng）的3～4 倍，所消（xiāo）耗的電能及（jí）人工，物料耗材卻隻（zhī）有磨削的1/5。（更多資料（liào）見：www.hlcbn.com）
以（yǐ）車代磨風險因素（sù）：硬車所用機床間（jiān）隙和剛性決定了震刀、讓刀問題的發生（shēng）幾率，亦會影響（xiǎng）加工工件（jiàn）的尺寸精度和表麵（miàn）粗糙度，所以以車代磨工藝的成功除了選擇針（zhēn）對性的具體CBN刀具牌號外，根據零件的（de）形位公差（chà）要求和加工（gōng）工況選擇適合的硬車削機床也是關（guān）鍵。以（yǐ）車代磨加工淬（cuì）火鋼的（de）切（qiē）削（xuē）參數，主要根據刀具材料、工件材料的物理力學性能、工件形狀、工藝係統剛性和加工（gōng）餘量來選擇（zé），在選擇切削用量三要素時，首先考慮（lǜ）選擇合理的切削速度，其次是切削深度（dù），再其次是進給量。以車代磨工藝除了在齒輪行業廣泛應用外，隨著“華菱（líng）超硬（yìng）”等國產CBN刀具品牌的發（fā）展，以車代磨用刀具成本也越來（lái）越被企（qǐ）業所接收，目前廣泛應用在模具加工，軸（zhóu）承行業，汽車零部件行業。
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