最高效的硬零件車削

從傳統來看，對材料硬度達到或超過HRC45零件進行加工需要採用專用磨削設備工藝。而今天隨著機床切削刀具技術穩步發展，為零件製造商提供了更多新工藝方法，越來越多製造商都探索適合他們新加工方案。

對於很多應用而言，相對於磨削加工，硬零件車削具有幾方面優點：一般來說，車削心成本低於精密磨床，並可同一機床加工零件多部位，大大提高了操作靈活性;降低了刀具庫存，並且車削心比磨床更容易與自動化系統集成。此外，車削過程產生切屑可以被再利用，而磨削產生細切屑必須被處理。磨削雖然可加工出公差± 0.005mm以內尺寸，但硬零件車削被證明適用於大多數其他應用卓越工藝技術。當製造商決定從硬零件車削獲益時，應重視以下幾個關鍵方面。　　

機床設計　　

要想成功進行硬零件車削，機床至關重要。目前，大多數機床製造商都提供了為實現最佳加工性能而專門設計機床模塊。無論考慮新投資機床還改造機床，需要考慮以下幾個因素： 　　

機床底座會大大影響加工剛性，鑄鐵或者鑄鐵加強型底座可以提供最佳穩定性。 　　

機床轉塔結構也會影響硬零件車削。理想來說，製造商會關注轉塔剛性集成模塊化刀柄系統，這有助於通過縮短刀具懸伸來減少振動。為了優化其性能，集成模塊化刀柄系統應該圓周各向夾緊，而不緊靠兩個螺釘來夾緊。 　　

最後，根據加工零件規格，需要慎重考慮投資帶尾座機床。因為零件懸伸超過四倍直徑(從卡盤處算起)，一般必須使用尾座，以獲得一致性穩定性。　　

「軟狀態」準備　　

考慮硬零件車削應用時，零件「軟狀態準備」對總體加工成功有著巨大影響。要想獲得一致「輸出」需要使用一致「輸入」。淬硬前，零件余量要均勻。各加工廠往往只注重最終成品質量，而忽視了這一關鍵因素。結果由於切削深度變化使刀具受到不同切削條件影響，從而直接影響到切削質量、刀具壽命生產效率。硬零件車削，去除0.0008英寸或0.0012英寸材料都會對刀具施加很大外力，從而損害整體加工穩定性。這同樣適用於材料硬度，硬度為58 HRC零件與硬度為62 HRC零件加工要求不同。雖然對於成品零件這些變數可以接受，但出於對加工效率效用考慮，還應盡量避免這些情況。　　

除了確保各零件材料尺寸一致性外，製造商還應尋找更好設計方法來準備要硬化零件。如果可能話，任何孔、鍵槽溝槽都應做倒角加工。這樣就可以斷續切削時通過平穩進入退出刀具來減少刀具加工過程衝擊應力。 　　

刀片選擇　　

刀片選擇硬零件車削配刀時首先考慮因素之一。硬質合金刀片可以加工硬度為40 HRC - 50 HRC材料並具有很好性能，低硬度範圍材料不錯選擇。常見硬度範圍50 HRC - 55 HRC材料包括含碳量低低碳鋼。這類材料一般都表面淬硬，因此，要求刀具具有很高抗月牙窪磨損性。陶瓷刀片這類應用出色選擇。　　

硬度超過55 HRC包括表面硬化鋼大多數整體淬火鋼內材料，都需要特別抗后刀面磨損性。CBN(立方氮化硼)這類型材料粗加工精加工方面表現突出。人類已知第二大最硬材料——立方氮化硼具有優異耐磨損性，並且能夠應對高切削溫度所產生不利影響。　　

對於硬度高於HRC 55材料，確定採用含多少碳含量CBN非常重要。含碳量高材料磨蝕性就很強，那麼刀片材料成分應該立方氮化硼含量更高，陶瓷粘合料含量較低——這可以最大限度地減少刀片后刀面磨損，但需要採用較低切削速度，約400英尺/分鐘，以避免產生月牙窪磨損。相反，對碳含量低材料而言，后刀面磨損不大問題，可以考慮使用陶瓷粘結劑高抗月牙窪磨損更好CBN刀片，其速度範圍通常600英尺/分鐘(183m/min)。　　

除了材料碳含量外，零件設計也會影響到CBN 刀片選擇。對於長時間連續切削零件加工場合，通常使用CBN含量約40%左右刀片。對於斷續切削不嚴重加工場合，如已經做了倒角孔或鍵槽，50% - 60%CBN含量可以將韌性提高到所需水平，同時仍具有很好耐磨性。對於斷續切削很嚴重加工場合，須採用70% - 75%CBN含量刀片，以達到所需刃線韌性要求，從而滿足加工應用需要。　　

刃口處理也會影響到硬零件車削加工工藝。不同工況下，刀片需要刃口處理角度就不同。不同角度刃帶寬度帶來不同刃口處理。T-形刃口最常見，使用圓角來分散刃口處集切削力。S-形刃口與T-形刃口相似，但刀刃經過磨削，此處刃帶角刀片表面可以接觸，從而提高了耐磨性。使用E-land槽型，無需進行磨削，但刀片有15 ?m – 20 ?m研磨刃帶，保護刀片不會崩刃。　　

最後，採用Wiper(修光刃)槽形刀片可大大提高加工質量生產效率。一般而言，Wiper(修光刃)槽形標準刀尖半徑相比，Wiper可以兩倍進給率下獲得同樣表面光潔度。相反，使用Wiper修光刃槽形並保持相同進給率可達到更高表面光潔度。這因為Wiper(修光刃)槽形作用刀片上切削力分佈比較大。　　

編程考慮因素　　

外圓車削時(O.D.)，心高至關重要，尤其較小零件。保持心高0.002英寸以內，再大就會極大地影響加工質量。內圓鏜削時，其定位取決於刀具懸伸量。鏜桿設置略高於其心會有利於加工，這樣切削力靠近心，而不將其推離最佳位置。如果可能話，最好將刀具正面朝上固定機床上。這將使切削壓力回到機床上，從而加工過程減少振動增加剛性，實現更好加工質量。　　編程員必須考慮：硬零件車削採取1次切削還2次切削策略。高品質機床正確配刀情況下，通常1次切削即可完成合格加工形狀表面質量。當發生最常見異常情況時，不管硬度還形狀，熱處理過程都會使零件變形。此情況下，很可能需要採取2次切削策略，以確保高質量加工結果。　　

監控刀具磨損　　

所有刀片最終都會出現磨損形式，因此，注意觀察這些磨損形式可以了解如何優化切削過程。當採用陶瓷或CBN刀片進行硬零件車削時，容易發生月牙窪磨損，如果磨損過快，就可能需要降低切削速度，或換成CBN含量較低更耐磨刀片。硬零件車削，后刀面磨損也常見問題，通常表明需要降低切削速度。如果刀片出現溝槽磨損，通常會發生切深處，改變主偏角可以減少影響，而且能使切屑更薄。　　

專家知識價值　　

硬零件車削為今天製造商提供了非常明顯優勢，無需安裝專業化機器設備，大大提高了加工靈活性並實現了最大生產效率。文前述各種問題涉足該領域製造商們都要面對最常見問題。但，卓越專家知識無可取代。機床製造商刀具供應商都擁有龐大工程師團隊，針對各種零件加工工藝進行優化攻關。不管第一次進行硬零件車削還僅僅希望從現有工藝獲得更多改進，向專家們諮詢總會讓您獲益頗豐。

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