目前誉裆，PCBN刀具的應(yīng)用相當(dāng)普遍犀进，而CBN成形磨削由于設(shè)備、刀具的經(jīng)濟(jì)性茫绅，普及面不廣盅格。如何提高生產(chǎn)效率、降低制造成本咳综，以具有競爭力的價格向客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品鞭碳，通過不斷的努力，杭齒實現(xiàn)了滿足產(chǎn)品零件精度要求的CBN成形磨削工業(yè)應(yīng)用霍执，在設(shè)備投資山滔、CBN磨輪制造成本和刀具使用壽命等方面均具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

　　CBN是立方氮化硼英文名稱(CubicBoronNitride)的縮寫删摸，它是硬度僅次于金剛石的一種人工合成無機(jī)晶體材料莉紊，廣泛地用于機(jī)械加工工業(yè)。各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都把CBN作為達(dá)到高效率棒冠、節(jié)約能源钾植、超精密和操作自動化加工等目的的重要材料加以發(fā)展慨即。

　　專家研究表明：當(dāng)溫度達(dá)到700℃左右時型肥，金剛石的硬度會有較明顯的下降趨勢泛鸟，而CBN材料仍能保持相當(dāng)?shù)挠捕取＿@說明CBN的熱穩(wěn)定性(紅硬性)明顯優(yōu)于金剛石踊东。由于鐵系金屬高溫時對碳元素有著很強(qiáng)的親和作用北滥，因此，由純碳元素組成的金剛石不宜用作加工鐵系金屬的刀具材料闸翅。而CBN由硼再芋、氮兩種元素組成，高溫時不容易和鐵系金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)坚冀，CBN刀具的出現(xiàn)使得對淬火鋼的切削成為了可能济赎。

　　從1996年開始批量生產(chǎn)重型汽車變速器，涉及的部分典型零件經(jīng)過滲碳淬火记某，表面硬度為HRC58～63司训。為了達(dá)到零件設(shè)計要求，迫切需要應(yīng)用CBN刀具來解決傳統(tǒng)工藝方法中遇到的加工難題液南。

　　在工作實踐中壳猜，對CBN刀具的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩方面：一是采用PCBN刀具車削淬硬鋼實現(xiàn)“以車代磨”工藝；二是采用自制CBN磨輪實現(xiàn)CBN成形磨削的工業(yè)應(yīng)用滑凉。

　　應(yīng)用PCBN刀具實現(xiàn)“以車代磨”

　　PCBN是聚晶立方氮化硼英文名稱(PolycrystallineCubicBoronNitride)的縮寫忿震。由PCBN刀具坯料經(jīng)過切割、焊接和刃磨制成的PCBN刀具具有良好的切削性能二娄，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　高硬度和耐磨性

　　CBN的硬度僅次于金剛石肚浴，對于可切削黑色金屬的刀具材料來說，PCBN刀具的硬度最高苇恤。PCBN刀具的耐磨性可以達(dá)到涂層刀具和陶瓷刀具的5～10倍盲并，因此，使用PCBN刀具能夠明顯減少生產(chǎn)加工中的換刀次數(shù)弟诲，提高被加工工件的精度與互換性吻悍，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

　　良好的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性

　　PCBN刀具在800℃時的硬度仍高于硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具的常溫硬度徘伯，在1200℃時仍能保持較高的硬度囚上，而且隨著溫度的升高，其導(dǎo)熱系數(shù)也隨之升高就考。因此痰拢，PCBN刀具能夠很好地滿足硬態(tài)切削、高速切削和干切削時的惡劣加工條件對刀具材料的要求贯卦。

　　高的化學(xué)穩(wěn)定性

　　由于CBN的化學(xué)惰性特別大资柔，在1200～1300℃時也不會與Fe、Ni、Co等元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)贿堰，所以PCBN刀具在切削加工時的化學(xué)磨損相對于其它刀具材料較小辙芍，可用于加工各種材料的工件。

　　較低的摩擦系數(shù)

　　CBN與不同材料間的摩擦系數(shù)為0.1～0.3羹与，而且隨著切削速度的提高故硅，PCBN的摩擦系數(shù)呈減小趨勢，從而使切削力減小纵搁，減少切削時的刀屑粘結(jié)現(xiàn)象吃衅，有利于提高加工精度以及表面質(zhì)量。

　　重型汽車變速器中的二軸部件因功能腾誉、結(jié)構(gòu)的需要徘层，二軸的多檔花鍵沉割槽、各擋圈槽側(cè)面軸向尺寸精度高利职，公差范圍為plusmn;0.03～±0.10mm惑灵，且均有較苛刻的端面跳動和表面粗糙度要求。零件采用20CrMnTiHA3材料伟蕾，滲碳淬火私舱，表面硬度為HRC58～63。由于材料穩(wěn)定性配昼、熱處理技術(shù)水平等方面原因菊舅，零件在熱后往往有較大的變形量。為了達(dá)到設(shè)計要求如癌，傳統(tǒng)工藝方法往往通過磨削來實現(xiàn)零件熱后的精加工工序舆滞。該軸形狀較復(fù)雜，普通磨削設(shè)備難以滿足加工要求顿墨，必須引進(jìn)專用磨床服讯。但此類設(shè)備在國內(nèi)外較少生產(chǎn)，而且價格高昂稼孤，適用性方面也不理想授灵。

　　經(jīng)技術(shù)資料檢索、設(shè)備調(diào)研和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析扇述，認(rèn)為硬切削工藝的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于磨削工藝藏亲。于是，最終決定采用PCBN刀具硬匪煌，實現(xiàn)“以車代磨”责蝠。

　　由于硬切削要求加工機(jī)床的剛性好、基礎(chǔ)穩(wěn)定萎庭、工作軸運動精度高霜医，我們選用了長城機(jī)床廠的CK7820數(shù)控車床齿拂。

　　硬切削的切削力較大，切削溫度較高肴敛，為保證加工精度署海、表面質(zhì)量及刀具壽命，通過多次切削試驗值朋，選擇了合適的PCBN刀具和冷卻潤滑液，確定了合適的切削參數(shù)巩搏，積累了實用的加工經(jīng)驗昨登。

　　“以車代磨”工藝在我公司重型汽車變速器批量生產(chǎn)中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)工藝難以實現(xiàn)的加工難題贯底，生產(chǎn)效益顯著丰辣。另外，“以車代磨”工藝產(chǎn)生的切屑可回收處理挽后，不象傳統(tǒng)磨削工藝產(chǎn)生的特殊垃圾難以處理滥港。因此，新工藝的應(yīng)用對保護(hù)環(huán)境也是十分有利的镇盛。

　　CBN成形磨削工業(yè)應(yīng)用

　　CBN砂輪可以高效高質(zhì)量地高速磨削金屬工件换蛔，在德國乃至歐洲的磨床上已得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用CBN砂輪的磨削速度已接近于聲速卜锡，從而大大提高了生產(chǎn)效率孽强。由于CBN砂輪的損耗非常小，其成型磨削的精度極易保證歉赴。但是氮妆，CBN砂輪的制作技術(shù)卻制約著高速磨削技術(shù)的發(fā)展。因此柄午，如何高精度地制作CBN砂輪成為了高速磨削技術(shù)的關(guān)鍵匹溪。

　　近年來引進(jìn)的HOFFLERHELIX400、Gleason?245TWGThreadedWheelGrinder等高端數(shù)控磨床均能很好地實現(xiàn)CBN砂輪成形磨削工藝爽咒，但由于綜合成本高昂玩冷，同類設(shè)備的總體數(shù)量又不多，難以形成經(jīng)濟(jì)的規(guī)模加工能力炼幔。

　　自1996年開始批量生產(chǎn)重型汽車變速器時激蹲，其中的中間軸由于結(jié)構(gòu)限制，一端齒寬125mm的直齒無法使用普通磨齒設(shè)備磨削江掩。為此学辱，我們分析了該零件的精度要求和現(xiàn)有設(shè)備的可用性，提出了一種比較經(jīng)濟(jì)的CBN砂輪成形磨削工藝环形。首先策泣，我們利用公司內(nèi)部現(xiàn)有的高精度CNC車床衙傀、CNC磨床突破了CBN砂輪基體的加工難題。然后萨咕，工藝部門的工程師通過技術(shù)文獻(xiàn)檢索和技術(shù)試驗统抬，較好地掌握了CBN鍍覆技術(shù)(TheElectroplatingProcess)。此外危队，CBN砂輪的重鍍與翻新技術(shù)(TheReplatingandRefurbishment)在保持砂輪重復(fù)使用精度的條件下聪建，也保證了砂輪基體的高利用率，降低刀具制造成本茫陆。第三槽悼，我們通過改造M8612A花鍵軸磨床作為專用磨床，節(jié)省了高昂的設(shè)備投資毛围。第四页梁，通過工藝實驗，選用適當(dāng)?shù)牡V物油作為冷卻潤滑液沸恤，并確定了合適的切削參數(shù)队淳。

　　通過上述工作，實現(xiàn)了滿足產(chǎn)品零件精度要求的CBN成形磨削工業(yè)應(yīng)用真稚。在設(shè)備投資千雏、CBN磨輪制造成本和刀具使用壽命等方面，我們現(xiàn)有的工藝均具有較好的經(jīng)濟(jì)性农帝。

　　結(jié)論

　　PCBN刀具應(yīng)用目前是相當(dāng)普遍的李荚，CBN成形磨削由于設(shè)備、刀具的經(jīng)濟(jì)性属诀，普及面不廣鸥层。我公司的CBN成形磨削雖然是因陋就簡的“土辦法”，卻具有較好的經(jīng)濟(jì)性秉扑。國外進(jìn)口CBN磨輪慧邮、CNC設(shè)備的優(yōu)越性當(dāng)然是無法回避的，所以我在本文中的敘述更多地強(qiáng)調(diào)了“滿足產(chǎn)品零件精度要求”的“實用”型工業(yè)應(yīng)用舟陆。

　　盡管在實踐中取得了進(jìn)步误澳，但實際生產(chǎn)中仍然存在許多不足，主要表現(xiàn)在以下四方面秦躯。

　　合理使用PCBN刀具忆谓，準(zhǔn)確判斷PCBN刀具的耐用度是關(guān)鍵。

　　在PCBN刀具后刀面磨損標(biāo)準(zhǔn)達(dá)0.3～0.5mm(精車時取小值)時踱承，進(jìn)行定期重磨為好倡缠。但是重磨需要一定的設(shè)備和技巧，最好是能引進(jìn)多功能工具磨床茎活。由于條件所限昙沦，我公司目前仍在普通工具磨床上刃磨琢唾，就設(shè)備、人員技術(shù)素質(zhì)而言盾饮，難以保證刀具的重磨質(zhì)量采桃；

　　PCBN刀具焊接技術(shù)仍需提高，目前仍有10％～30％的刀具損壞是由焊接質(zhì)量不好所引起档价；

　　CBN磨輪使用壽命仍有待于提高脂壁，其中CBN鍍覆技術(shù)的切實提高是關(guān)鍵；

　　CBN磨輪基體的制造精度仍不能令人十分滿意靡黑。

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