应用立方氮化硼(CBN)刀具加工齿轮轴承配合表面
自20世纪80年代中期以来,淬硬零件车削加工工艺取得了巨大的进步。机床、工件材料、淬火工艺、切削刀具以及整个相关系统的发展使淬硬工件的车削成为一项极具吸引力的新工艺。
在机械加工行业,对于淬硬零件的精加工最传统的解决方案是采用磨削工艺。然而随着生产企业对零部件产品加工效率和加工质量要求的不断提高,仅仅采用磨削的方式已经不能够满足企业的生产需要。采用切削刀具对淬硬工件进行加工能够带来许多显而易见的好处,这使得对淬硬零件的车削(硬车,HPT)得到了越来越广泛的应用,主要表现为硬零件的车削和铣削。但是,即使这样,硬车也并不能替代全部磨削工艺。为了更好的服务生产,企业通常要同时用到这两种加工工艺,互为补充。
硬车的优势
目前,许多行业都在淬硬工件的加工中大量采用车削加工。硬车的加工优势已经得到验证:更容易适应复杂的零件外形;不同零件之间转换较快;一次装夹可进行多个工序;金属去除率高;可利用相同数控车床对软零件进行车削;机床投资小,设备占地空间相对较小,刀具库存小;金属切屑不污染环境;大多数情况下不需要使用冷却液;多数情况下工件表面粗糙度好。
硬车在汽车制造业的应用
因为具有了这些优势,硬车技术在汽车制造业得到了广泛的应用,改进了汽车传动零件的生产制造方式。这其中,使用立方氮化硼(CBN)刀片对齿轮轴承配合表面的硬车加工便是硬车替代磨削的一个典型例子。
淬硬零件表面的淬硬层厚度通常有1mm之多,因此淬硬零件具有抗磨损的坚硬表面和高韧性的芯部,如用于运输和能源行业的齿轮、轴、心轴、凸轮轴、万向节、驱动齿轮和连接件等。为了最优化地应用于不同工况、工序要求和质量要求,硬车时需要一系列不同的刀具材料。以下介绍一些由几种相互补充的不同材质所构成完整硬车材质。
CB7015为低含量CBN,用于在稳定工况下,使用高切削速度进行连续切削,或偶尔带有轻载断续切削的场合,主要适用于表面淬硬钢。
CB7025为中等含量CBN,用于中等切削速度、混合有轻型至重载断续切削以及连续切削的工序,比如工件上有毛边残留或无倒角等切入条件较差等场合,主要适用于表面淬硬钢。
CB7525为极硬的高含量CBN材质,具有极高的切削刃韧性,适用于零件形状变化较大、重载间断切削或工件上无倒角的苛刻条件。
CC6050为混合三氧化二铝基陶瓷材质,具有出色的耐热性和较高的抗磨损性能,用于在良好的稳定工况下进行轻型、连续精加工。
结语
硬车时的大多数情况下,被加工材料的硬度介于HRC58~HRC68之间。被加工工件的材料包括各种高硬度的合金钢、工具钢、渗碳钢、耐热合金、渗氮钢以及经过热处理的粉末冶金等。这意味着硬车时的切削温度和切削力都比软车削高,对硬工件材料进行加工需要高硬度、高强度的切削刃以及非常稳定的工况。同时,月牙洼磨损是硬车中的最主要磨损形式,是由切屑作用于切削刃上的高压造成,可通过选择适合的刀片材质来解决。
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