對淬硬零件的需求總是無處不在。市場力量顯示消費(fèi)者總期望所有產(chǎn)品經(jīng)久耐用，從汽車發(fā)動機(jī)到淬硬輪盤傳動軸，無不如此。對渴望獲得競爭優(yōu)勢的機(jī)加工車間而言，目標(biāo)是如何優(yōu)化這些零件的制造流程。傳統(tǒng)上淬硬零件受制于磨削工序，但車削正在成為一種更具成本效率也更受歡迎的替代選擇。

具體原因有很多。例如，硬零件車削工序原則上類似常規(guī)的“軟”車削，所以使用同樣的數(shù)控車床或車削中心，可實(shí)現(xiàn)真正的加工靈活性。這些都促進(jìn)了硬車加工在所有工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)迅速推廣。目前，硬車加工最常用于加工表面硬度范圍介于55到68 HRc的后熱處理零件，通常涉及硬化合金鋼、工具鋼、表面硬化鋼、超合金、氮化鐵和硬鉻涂層鋼。所以汽車行業(yè)顯然會存在很多硬車加工應(yīng)用，包括傳動齒輪、噴油泵噴嘴、軸承座圈、轉(zhuǎn)向齒輪、制動盤、車軸、凸輪軸、閥座、活塞和缸套等，不一而足。該行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是在加工這些淬硬零件時獲得最具成本效益的零件表面。刀具及其應(yīng)用方面的新進(jìn)展，使機(jī)加工車間獲益菲淺，通過創(chuàng)新性的刀片材質(zhì)、槽形、設(shè)計、定位以及夾緊，正在將硬車加工提升到更高的水平。機(jī)床在硬車加工領(lǐng)域起著重要的作用，但毫無疑問，切削刀具的加工能力是加工能夠取得成功的決定性因素。

點(diǎn)睛之筆

由于硬車加工領(lǐng)域的大多數(shù)工序是精加工，這就需要更高的尺寸、形位和表明光潔度公差。刀具過度磨損的第一個指標(biāo)通常是降低這些公差，所以選擇正確的切削刀具及正確的應(yīng)用就變得更為重要。大多數(shù)硬車零件的精度要求約為10-12微米，表面粗糙度要求介于Rz 0.8和6.3之間。

一般來說，材料越硬，切削速度就越低，且刀具壽命也越短。當(dāng)零件硬度超過一定限度時，就需要選用更硬的刀具材料。在較低的硬度范圍（45-50 HRc）內(nèi)，較硬的硬質(zhì)合金材質(zhì)表現(xiàn)令人滿意，能夠提供良好的成本效率，但對于更常見的硬度范圍（55-65 HRc），硬質(zhì)合金材質(zhì)一般不是實(shí)用的解決方案。

當(dāng)工件材料硬度超過55 HRc時，CBN切削刃的屬性使其在大多數(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異。此外，CBN材質(zhì)具有良好的韌性范圍，這使其不僅非常適于精加工工序，而且也是粗加工以及連續(xù)與斷續(xù)切削的良好選擇。

刃口處理大有裨益

刃口處理對確保硬車加工的成功至關(guān)重要。例如，切削刃的倒角角度對其韌性具有相當(dāng)大的影響。用于硬車加工的所有刀片均應(yīng)有倒角，因為對保證刀具性能而言，這是一項很重要的特性。倒角由寬度和角度確定，其中倒角可以為鋒利或做珩磨處理。目前存在多種不同的倒角類型，但是珩磨的S形刃口可保護(hù)刃線防止崩碎和破裂。同樣，S形刃口更能夠適合間斷切削和獲得更大的切削深度，這樣就使其成為硬車加工的首選。

CBN刀片的切削刃包含三個變量：倒角角度、倒角寬度和刃口半徑。它們都會對工藝、零件及刀片自身產(chǎn)生影響。倒角角度越大，越多的切削力就被定向至刀片，由此使切削刃得到強(qiáng)化。這樣的結(jié)果是產(chǎn)生適合脆硬刀具材料屬性的壓縮力。此外，針對實(shí)際加工工序正確設(shè)計的切削刃倒角也有助于消除刀具的月牙洼磨損。

山特維克可樂滿最近在CBN材質(zhì)方面取得了顯著進(jìn)展，這些進(jìn)展為進(jìn)一步減少刀具磨損、改進(jìn)切削刃安全性、擴(kuò)展應(yīng)用范圍以及獲得更高的進(jìn)給率和切削速度提供了諸多手段。

劍走偏鋒

目前有許多制造商已采用了這些創(chuàng)新性材質(zhì)，其中就包括總部位于美國的Arvin Meritor，這家頂級制造商主要生產(chǎn)卡車、拖車和特種車輛的重型汽車零部件，比如很多經(jīng)過硬化處理的動力傳動系統(tǒng)零件和剎車零件。在這里，CB7025刀片上的切削刃倒角對硬零件車削的性能產(chǎn)生了巨大影響。Arvin Meritor 想要改進(jìn)齒輪輕型粗加工，這些齒輪用表皮硬化至60-62 HRc的8620合金鋼制成，其中較短的刀具壽命常會導(dǎo)致許多問題。相關(guān)的干切削測試在 Mori Seiki 數(shù)控車床上進(jìn)行，這家公司在需要更換刀具之前可獲得8個成品零件（Arvin Meritor 采用一把刀具，經(jīng)過兩次走刀）。但是，在換用CB7025后，山特維克可樂滿的工程師建議采用配備粗加工和精加工刀具的雙切削組合。前者粗加工內(nèi)徑孔和精加工表面，而后者則只精加工內(nèi)徑。

其結(jié)果是縮短了切削時間，并使刀具壽命延長5倍。Arvin Meritor 現(xiàn)在可獲得50多個零件，在需要更換刀具之前能夠完成整批的零件處理。總之，該解決方案使這家公司每年可節(jié)約10萬多美元和200個工時以上的生產(chǎn)時間。

CBN刀片可提供富有潛力的成本節(jié)約以及更快的生產(chǎn)周期，由此使硬車加工成為磨削工序名副其實(shí)的替代選擇。很容易為大多數(shù)車間所吸收。再輔以正確的機(jī)床、加工策略和刀具組合選擇，硬零件車削就能夠快速地提高各種小公差應(yīng)用的收益率。