自20世紀80年代末以來挥桑，用硬車削取代磨削加工的例子已經(jīng)有很多記載。諸如單件成本低理秃、工藝柔性和環(huán)保等優(yōu)勢通常被用于闡述采用硬車削的理由达玉。硬車削持續(xù)地以可喜的兩位數(shù)增長。在大多數(shù)“世界級”制造組織中林葬，硬車削已經(jīng)以這樣或那樣的形式被接受和實施揭胶。

　　作為一種被接受的加工技術(shù)骤视，期望硬車削取得的進展是與所有其它加工工藝一致的鞍爱。為了保持競爭力，削減每個零件總成本的壓力不斷地向生產(chǎn)施加专酗。因此高生產(chǎn)率加工現(xiàn)在正是PCBN刀具發(fā)展的驅(qū)動力睹逃。

　　本文著眼于諸如插車和修光刃技術(shù)等高效刀具理念并揭示了這兩種理念的機會。通過使用實際加工案例和表面粗糙度祷肯、加工節(jié)拍沉填、精度的比較，突出了這些不同加工理念的實際能力佑笋。

　　硬車削是一種被接受的精加工淬硬工件材料的加工工藝翼闹。與其它加工技術(shù)相比，它具有柔性蒋纬、高效和經(jīng)濟性好的特點猎荠。自從它推出以后，隨著機床制造商協(xié)助蜀备、PCBN新材質(zhì)等級的研發(fā)和刀具制造方法的改進关摇，硬車削不斷獲得顯著的性能提高。

　　傳動零件是容易進行硬車削的，而本文中的汽車同步嚙合齒輪使用不同的刀具理念進行加工(零件材質(zhì)：淬硬鋼何屏；硬度：60HRC钻字；加工工序：車削端面、外圓和內(nèi)孔甫危；刀具材料：Secomax CBN100哈痘；刀片型號：TNGN110308S；切削速度：200m/min售荆；進給量：0.015～0.04mm/r披蛔；切削深度：0.15mm；冷卻液：有形维；結(jié)果：23臺磨床被4臺CNC車床替代)幻役。盡管幾年前硬車削的選擇是相當有限的，但正如本文所示塞秤，如今可供選擇的數(shù)量很多伦秀。因此，加工工藝應(yīng)該圍繞用戶的需求癌炒、機床的技術(shù)并根據(jù)用戶的產(chǎn)量進行設(shè)計泞当，這是非常重要的。

　　硬車削的基本技術(shù)

　　當談到硬車削基本技術(shù)時民珍，參考基準是在標準的刀桿上使用標準的ISO刀片幾何角度來加工淬硬零件襟士，生成需要的零件廓形。同步嚙合齒輪的加工過程通常涉及多種加工嚷量，如車內(nèi)孔陋桂、車端面、反車端面和車削錐面蝶溶。自從能一次裝夾完成零件加工后嗜历，與磨削相比，直接的好處是減少了因位置精度超差而使零件報廢抖所。尺寸精度和表面粗糙度可通過調(diào)整加工參數(shù)而得到滿足梨州。零件夾持和機床穩(wěn)定性也有很重要的作用。自20世紀80年代末以來田轧，這種技術(shù)已經(jīng)使用得非常成功暴匠，而且繼續(xù)是代替磨削加工的基礎(chǔ)。

　　高生產(chǎn)率加工技術(shù)

　　對于所有發(fā)展中的技術(shù)傻粘，一旦基本概念已經(jīng)被接受每窖，不可避免會出現(xiàn)改型的理念。就硬車削而言用兵，當前強調(diào)提高生產(chǎn)率神肖。很有趣的是白叫，一種工藝是低進給加工，大家期望的另一種工藝是高進給精加工技術(shù)排憨。

　　插車技術(shù)

　　插車實質(zhì)上是使用相當一部分的切削刃長度來生成加工表面队装。這個理念不是完全新的，因為它已經(jīng)被非常成功地用于插車發(fā)動機缸蓋的閥座翻粘。但是烟焊，隨著世界上第一款且目前唯一的用于精加工的整體式PCBN材質(zhì)牌號CBN100的開發(fā)成功，插車的理念擴張到了其它應(yīng)用領(lǐng)域潘羡。整體式CBN100的經(jīng)濟性好出很多隔造，譬如一片三角形的刀片為插車提供六個切削刃，這使得該產(chǎn)品對于插車加工和傳統(tǒng)車削技術(shù)都非常理想坎隶。
與傳統(tǒng)硬車削相比刃勤，主要優(yōu)勢是縮短加工節(jié)拍(大概在75%～90%之間)。

　　該工藝依靠很多關(guān)鍵因素：首先刮吧，為獲得良好的表面粗糙度和最長的刀具壽命湖饱，刀片切削刃的質(zhì)量非常重要。它也是提高切削速度和降低進給量所必須的杀捻。這減少了切削力井厌，確保極佳的尺寸精度。為了維持尺寸精度致讥，在切削的最后2～3轉(zhuǎn)仅仆，刀片允許沒有進給。為了避免切削刃廓形影響表面粗糙度垢袱，作了一個小的軸向移動墓拜。隨著這些技術(shù)的應(yīng)用和有一個良好的機床設(shè)置，獲得一致性很高的表面粗糙度和零件精度是可行的惶桐。在齒輪車削中撮弧，插車已經(jīng)被用于加工齒面和同步嚙合錐面潘懊。已經(jīng)用PCBN插車加工的最大長度是16mm姚糊。

　　修光刃技術(shù)

　　修光刃技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具中被嘗試和試驗。使用修光刃刀片的優(yōu)勢是在更高的進給量下的加工能力授舟。實際上修光刃的原理就是在刀尖圓弧之后放置一個大圓弧或一系列大圓弧婆跋。由于接觸區(qū)域更寬且縮小硬車削生成的表面粗糙度的波峰和波谷的比值，這使得刀片具有與大圓弧或圓刀片相同的效果络灾。這也使得進給量增加后表面粗糙度不會變差簇精。

　　隨著刀具制造技術(shù)的進步，把這個原理用于PCBN刀片是可行的蜕芭。把修光刃技術(shù)用于硬車削的好處有兩個方面：首先是提高生產(chǎn)率载秀，其二是縮短接觸時間并提供更長的刀具壽命吻唐。在齒輪加工中，修光刃刀片通常被用于加工內(nèi)孔泥贷。

　　PCBN修光刃技術(shù)方面最新的進展之一是Secomax CBN100 Crossbill? 修光刃刀片的開發(fā)武瘟。這種獨特的刀片把整體式PCBN和分左右手的修光刃設(shè)計的優(yōu)勢結(jié)合在一起。直到最近洼眶，整體式PCBN刀片上的修光刃設(shè)計使其朝向臺階加工的能力收到限制茴典。這是由于一個切削刃上的修光刃設(shè)計與對邊刀尖圓角的設(shè)計相反。CBN100 Crossbill? 刀片的推出已經(jīng)解決了這個問題白庙。CBN100 Crossbill? 既供應(yīng)右手型式也供應(yīng)左手型式的刀片消院。它能用于朝向臺階的軸向車削(充分利用修光刃技術(shù))，而且歸因于這種設(shè)計搬设，它還能加工出完美的圓弧穴店。

　　應(yīng)用高生產(chǎn)率技術(shù)

　　修光刃和插車工藝能被用于一系列不同的大批量生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。在齒輪車削中拿穴，插車和修光刃的結(jié)合通常是最佳的解決方案迹鹅。

　　第一個關(guān)鍵的地方是加工同步嚙合齒輪的錐面。對于加工這個表面贞言，有三個選擇：(1)傳統(tǒng)車削斜棚；(2)插車；(3)修光刃技術(shù)该窗。

　　傳統(tǒng)車削是一種試切法弟蚀，而且作為與插車和修光刃技術(shù)相比較的基準。在傳統(tǒng)車削中酗失，使用的切削速度和進給量分別為150～200m/min和0.1mm/r义钉。

　　插車錐面時采用非標刀桿；刀片型號TNGN110304E规肴；材質(zhì)等級Secomax CBN100捶闸；Vc=300m/min,f=0.04mm/r,ap=0.15mm；無冷卻液塞姻。

　　如前所述蚌长，成功的插車依靠提高切削速度和降低進給量。使用的刀片是一種具有負角槽型的整體式Secomax CBN100三角形刀片尺澜，每個刀片提供六個切削刃绵顷。在插車加工中，刀具位置精度是至關(guān)重要的厅肩，因為它將被復(fù)制到工件上螺蜻。在加工錐面時，需要使用特別定制的刀桿來提供6.5?的錐度禽制，錐度的最終調(diào)整需要在機床上完成剪酵。

　　插車的主要好處在于縮短了加工節(jié)拍陨否。插車的進給量為0.04mm/r、切削深度在4轉(zhuǎn)加上極小的空進給共計接觸時間0.04秒內(nèi)完成药呜，而傳統(tǒng)車削需要4.96秒园环，差距超過100倍。

　　除了加工節(jié)拍提高之外奄础，插車還有其它好處陋气。刀尖圓弧半徑對表面粗糙度的總體影響如期望的那樣，刀尖圓弧半徑越大引润，表面粗糙度越好巩趁。令人感興趣的是，與傳統(tǒng)加工相比淳附，插車通常產(chǎn)生好得多的表面粗糙度议慰。

　　已加工表面殘余應(yīng)力的分析也已經(jīng)顯示插車具有確實的好處，取決于許多因素奴曙，諸如切削刃狀態(tài)别凹、加工參數(shù)等。已加工零件的整個表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)是可行的洽糟。對于承受動載荷的零件炉菲，這當然是令人感興趣的。對傳統(tǒng)硬車削坤溃、插車和粗磨表面之間應(yīng)力的主要區(qū)別已經(jīng)進行了深入的研究拍霜，超出本文的范圍。插車的表面還去除了與螺旋表面相關(guān)的影響表面粗糙度的問題薪介，傳統(tǒng)車削生成螺旋的刀具軌跡

　　在錐面上使用修光刃技術(shù)是當與傳統(tǒng)車削相比需要縮短加工節(jié)拍時的一種選擇祠饺，但是這將要求把刀片調(diào)整到與錐度一致，以確保修光刃效果的有效性草教。

　　齒輪的內(nèi)孔加工使用傳統(tǒng)刀片和修光刃刀片都可以络峦。正是內(nèi)孔長度的原因，使得插車不能成為一個可行的方案经禽。使用修光刃刀片的主要好處是提高余量的切除率而不影響零件的表面粗糙度蒋巡。在較低的進給量下使用修光刃刀片很少或沒有優(yōu)勢，依靠修光刃的設(shè)計众新，進給量能比傳統(tǒng)車削高三倍麸癌，它有兩種潛在的優(yōu)勢。首先縮短加工節(jié)拍弄袜，其次，更少的接觸時間提供潛在的更長的刀具壽命汛滩。

　　使用修光刃原理的一個變通是使用刀尖圓弧半徑更大的刀片女溺，如圓刀片俱挨。而這種變通對于通孔或通行無阻的外圓車削是可接受的，加工時碰到臺階是不行的敛竭，限制了它的應(yīng)用漓拾。

　　使用修光刃或者圓刀片都具有更大的接觸面積，確實提高切削時的壓力戒祠，但由于硬車削的切削力較低骇两，這通常不會出現(xiàn)達不到尺寸精度的問題。

　　通常姜盈，最后加工的是前端面和(或)后端面低千。所有三種選項都是可行的，而且當然因為面積小馏颂，加工節(jié)拍在所有情況下都較低示血，可是仍然存在通過應(yīng)用插車技術(shù)來最小化切削時間的機會。

　　在工業(yè)應(yīng)用中救拉，把現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)需求結(jié)合在一起是重要的难审。某一個傳動件制造商的優(yōu)先選擇是：整體式CBN100進行插車被用于錐面和前端面，內(nèi)孔的加工使用CBN100修光刃刀片亿絮，而后端面的加工使用傳統(tǒng)幾何角度的CBN100修光刃刀片告喊。

　　結(jié)論

　　通過把汽車同步嚙合齒輪作為案例，作者已經(jīng)展示了如何在一次裝夾完成傳統(tǒng)硬車削的多個加工工序派昧，提供更高的位置精度以及縮短加工節(jié)拍粱储。這種工藝與更傳統(tǒng)的磨削技術(shù)相比，磨削沒有柔性启中、需要幾臺磨床才能完成零件加工庭训，保持位置精度要難得多。結(jié)果疯食，趨勢是朝著通過PCBN硬車削來精加工零件的方向發(fā)展恰日。

　　隨著業(yè)界非常強調(diào)通過縮短加工節(jié)拍來提高生產(chǎn)率，本文討論的兩種新的加工技術(shù)作出了重要的貢獻梅明。雖然兩種技術(shù)都有一些限制姐淫，但已經(jīng)證明當零件幾何角度允許使用插車和(或)修光刃技術(shù)時，加工節(jié)拍明顯改善并因此提高生產(chǎn)率乳环。

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