自20世紀80年代末以來字钓，用硬車削取代磨削加工的例子已經有很多記載携帘。諸如單件成本低、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苫馏。硬車削持續(xù)地以可喜的兩位數增長雏节。在大多數“世界級”制造組織中，硬車削已經以這樣或那樣的形式被接受和實施高职。   

　　作為一種被接受的加工技術钩乍，期望硬車削取得的進展是與所有其它加工工藝一致的。為了保持競爭力怔锌，削減每個零件總成本的壓力不斷地向生產施加寥粹。因此高生產率加工現(xiàn)在正是PCBN刀具發(fā)展的驅動力。   

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

　　硬車削是一種被接受的精加工淬硬工件材料的加工工藝崭孤。與其它加工技術相比，它具有柔性糊肠、高效和經濟性好的特點辨宠。自從它推出以后，隨著機床制造商協(xié)助捌养、PCBN新材質等級的研發(fā)和刀具制造方法的改進湾蝙，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螃妨，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：淬硬鋼惰绘；硬度：60HRC；加工工序：車削端面耐叽、外圓和內孔蟀蛆；刀具材料：Secomax CBN100；刀片型號：TNGN110308S焊槐；切削速度：200m/min音共；進給量：0.015～0.04mm/r厅瘩；切削深度：0.15mm斗液；冷卻液：有；結果：23臺磨床被4臺CNC車床替代）紊尺。盡管幾年前硬車削的選擇是相當有限的彰晌，但正如本文所示，如今可供選擇的數量很多达吞。因此张弛，加工工藝應該圍繞用戶的需求、機床的技術并根據用戶的產量進行設計酪劫，這是非常重要的吞鸭。   

　　硬車削的基本技術

　　當談到硬車削基本技術時，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覆糟，生成需要的零件廓形刻剥。同步嚙合齒輪的加工過程通常涉及多種加工，如車內孔滩字、車端面造虏、反車端面和車削錐面。自從能一次裝夾完成零件加工后麦箍，與磨削相比漓藕，直接的好處是減少了因位置精度超差而使零件報廢。尺寸精度和表面粗糙度可通過調整加工參數而得到滿足。零件夾持和機床穩(wěn)定性也有很重要的作用享钞。自20世紀80年代末以來揍诽，這種技術已經使用得非常成功，而且繼續(xù)是代替磨削加工的基礎泄楷。

　　高生產率加工技術

　　對于所有發(fā)展中的技術蛇筷，一旦基本概念已經被接受，不可避免會出現(xiàn)改型的理念梗擅。就硬車削而言慧菜，當前強調提高生產率。很有趣的是意苞，一種工藝是低進給加工祖匕，大家期望的另一種工藝是高進給精加工技術。   

　　插車技術

　　插車實質上是使用相當一部分的切削刃長度來生成加工表面美域。這個理念不是完全新的汪怒，因為它已經被非常成功地用于插車發(fā)動機缸蓋的閥座。但是茧纵，隨著世界上第一款且目前唯一的用于精加工的整體式PCBN材質牌號CBN100的開發(fā)成功杭厘，插車的理念擴張到了其它應用領域。整體式CBN100的經濟性好出很多郭销，譬如一片三角形的刀片為插車提供六個切削刃隶丁，這使得該產品對于插車加工和傳統(tǒng)車削技術都非常理想。
    與傳統(tǒng)硬車削相比呕童，主要優(yōu)勢是縮短加工節(jié)拍（大概在75%～90%之間）漆际。

　　該工藝依靠很多關鍵因素：首先，為獲得良好的表面粗糙度和最長的刀具壽命夺饲，刀片切削刃的質量非常重要奸汇。它也是提高切削速度和降低進給量所必須的。這減少了切削力往声，確保極佳的尺寸精度擂找。為了維持尺寸精度，在切削的最后2～3轉浩销，刀片允許沒有進給贯涎。為了避免切削刃廓形影響表面粗糙度，作了一個小的軸向移動撼嗓。隨著這些技術的應用和有一個良好的機床設置柬采，獲得一致性很高的表面粗糙度和零件精度是可行的。在齒輪車削中且警，插車已經被用于加工齒面和同步嚙合錐面粉捻。已經用PCBN插車加工的最大長度是16mm缅含。

　　修光刃技術

　　修光刃技術在硬質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杖荤。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脓擅。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窥吮。這也使得進給量增加后表面粗糙度不會變差嚣僚。

　　隨著刀具制造技術的進步，把這個原理用于PCBN刀片是可行的哗搏。把修光刃技術用于硬車削的好處有兩個方面：首先是提高生產率甫沉，其二是縮短接觸時間并提供更長的刀具壽命。在齒輪加工中酒危，修光刃刀片通常被用于加工內孔似靖。

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

　　應用高生產率技術

　　修光刃和插車工藝能被用于一系列不同的大批量生產應用領域伍伤。在齒輪車削中并徘，插車和修光刃的結合通常是最佳的解決方案。

　　第一個關鍵的地方是加工同步嚙合齒輪的錐面扰魂。對于加工這個表面，有三個選擇：（1）傳統(tǒng)車削蕴茴；（2）插車劝评；（3）修光刃技術。

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

　　插車錐面時采用非標刀桿姻成；刀片型號TNGN110304E；材質等級Secomax CBN100劣搪；Vc=300m/min,f=0.04mm/r,ap=0.15mm能盈；無冷卻液揉远。   

　　如前所述，成功的插車依靠提高切削速度和降低進給量接寥。使用的刀片是一種具有負角槽型的整體式Secomax CBN100三角形刀片衰件，每個刀片提供六個切削刃。在插車加工中季础，刀具位置精度是至關重要的擅盏，因為它將被復制到工件上。在加工錐面時谦选，需要使用特別定制的刀桿來提供6.5?的錐度纹硼，錐度的最終調整需要在機床上完成。   

　　插車的主要好處在于縮短了加工節(jié)拍投惶。插車的進給量為0.04mm/r脱睛、切削深度在4轉加上極小的空進給共計接觸時間0.04秒內完成，而傳統(tǒng)車削需要4.96秒浙于，差距超過100倍护盈。   

　　除了加工節(jié)拍提高之外，插車還有其它好處羞酗。刀尖圓弧半徑對表面粗糙度的總體影響如期望的那樣腐宋，刀尖圓弧半徑越大，表面粗糙度越好檀轨。令人感興趣的是胸竞，與傳統(tǒng)加工相比，插車通常產生好得多的表面粗糙度参萄。   

　　已加工表面殘余應力的分析也已經顯示插車具有確實的好處卫枝，取決于許多因素，諸如切削刃狀態(tài)讹挎、加工參數等校赤。已加工零件的整個表面處于壓應力狀態(tài)是可行的。對于承受動載荷的零件筒溃，這當然是令人感興趣的马篮。對傳統(tǒng)硬車削、插車和粗磨表面之間應力的主要區(qū)別已經進行了深入的研究条舀，超出本文的范圍诽泪。插車的表面還去除了與螺旋表面相關的影響表面粗糙度的問題，傳統(tǒng)車削生成螺旋的刀具軌跡喇坊。   

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

　　齒輪的內孔加工使用傳統(tǒng)刀片和修光刃刀片都可以轮贫。正是內孔長度的原因断克，使得插車不能成為一個可行的方案。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辱窘。在較低的進給量下使用修光刃刀片很少或沒有優(yōu)勢楷焦，依靠修光刃的設計，進給量能比傳統(tǒng)車削高三倍膝班，它有兩種潛在的優(yōu)勢头位。首先縮短加工節(jié)拍，其次庇晤，更少的接觸時間提供潛在的更長的刀具壽命虱硝。

　　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，如圓刀片厕氨。而這種變通對于通孔或通行無阻的外圓車削是可接受的进每，加工時碰到臺階是不行的，限制了它的應用命斧。

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

　　通常，最后加工的是前端面和（或）后端面汇四。所有三種選項都是可行的接奈，而且當然因為面積小，加工節(jié)拍在所有情況下都較低通孽，可是仍然存在通過應用插車技術來最小化切削時間的機會序宦。

　　在工業(yè)應用中，把現(xiàn)有技術和生產需求結合在一起是重要的背苦。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互捌，內孔的加工使用CBN100修光刃刀片，而后端面的加工使用傳統(tǒng)幾何角度的CBN100修光刃刀片舔远。

　　結論

　　通過把汽車同步嚙合齒輪作為案例弓席，作者已經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，提供更高的位置精度以及縮短加工節(jié)拍陌贾。這種工藝與更傳統(tǒng)的磨削技術相比，磨削沒有柔性伐藕、需要幾臺磨床才能完成零件加工矢盾，保持位置精度要難得多。結果肝芯，趨勢是朝著通過PCBN硬車削來精加工零件的方向發(fā)展姚藤。

　　隨著業(yè)界非常強調通過縮短加工節(jié)拍來提高生產率幢剂，本文討論的兩種新的加工技術作出了重要的貢獻。雖然兩種技術都有一些限制偷欲，但已經證明當零件幾何角度允許使用插車和（或）修光刃技術時凳赃，加工節(jié)拍明顯改善并因此提高生產率。

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