在齿轮和齿轮轴行业,随着切削技术的进步和节能提效的要求,以车代磨工艺被广泛应用,由于企业对以车代磨工艺和刀具等认识不清,在工艺实施中也存在诸多问题,特别是淬硬钢的大余量粗加工,断续切削加工,切槽加工,以车代磨的光洁度和形位公差问题。我们根据齿轮行业为例,浅析以车代磨工艺中遇到的问题,并简单介绍硬车削工艺的关键--CBN刀具。
对于渗碳淬火齿圈齿轮的外圆和内孔变形量的修正,车削是最简单的办法,以前任何刀具包括国外CBN刀具都不能解决强断续切削淬火后齿轮外圆, “间断切削加工淬硬钢一直是个难题,何况是动辄HRC60左右的淬硬钢,而且变形余量大,在高速车削淬硬钢时,如果工件有间断切削,刀具在间断切削淬硬钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工,对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。”
由于CBN刀具的硬度高(HV8000~9000),耐热性高(1400℃~1500℃),在使用时能允许以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢,而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍。CBN刀具作为以车代磨最理想的刀具,与磨削相比CBN刀具可采用大切深间断切削实现以车代磨或以车代粗磨提高加工效率,避免大余量磨削烧伤问题。
以车代磨风险因素:硬车所用机床间隙和刚性决定了震刀、让刀问题的发生几率,亦会影响加工工件的尺寸精度和表面粗糙度,所以以车代磨工艺的成功除了选择针对性的具体CBN刀具牌号外,根据零件的形位公差要求和加工工况选择适合的硬车削机床也是关键。以车代磨加工淬火钢的切削参数,主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚性和加工余量来选择,在选择切削用量三要素时,首先考虑选择合理的切削速度,其次是切削深度,再其次是进给量。以车代磨工艺除了在齿轮行业广泛应用外,随着越来越多的CBN刀具品牌的发展,以车代磨用刀具成本也越来越被企业所接收,目前广泛应用在模具加工,轴承行业,汽车零部件行业。