硬車（以車代磨）是指用車削的工藝方法作為淬硬鋼的最終加工或精加工诉鸯。通常，車削只是淬火前進行的粗加工。直到20世紀90年代前钧敞，淬火后的精加工還只能采用磨削工藝，而車削也只能加工硬度不大于 HRC55的工件蛙陆。隨著高硬度切削材料和相關機床的發(fā)展笨迂，如采用PCBN刀具摄李、陶瓷刀具或新型硬質(zhì)合金刀具在新型車床或車削加工中心上對淬硬鋼進行車削，其加工質(zhì)量可以達到精磨的水平捍彼。大多數(shù)硬車的應用是替代磨削墅萌，目前，車削的硬度極限可達到HRC68蒜猎，在發(fā)達國家硬車技術已被普遍應用肄酬，可加工各種零件，是代替磨削的經(jīng)濟性加工工藝糕但。

1. 刀具材料

　　涂層硬質(zhì)合金刀具是在硬質(zhì)合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性好的TiN仅汰、TiCN、TiAlN和Al2O3等唠魏，涂層的厚度為2～18mm蝉站。涂層的作用能夠降低摩擦，減少切削熱的生成例吹；熱傳導系數(shù)低捧颅，能減弱對刀具的熱作用。涂層硬質(zhì)合金刀具與硬質(zhì)合金刀具相比较雕，無論在強度碉哑、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高，例如：加工硬度在HRC45～55的工件時亮蒋，涂層硬質(zhì)合金刀具可高速車削扣典。

　　陶瓷刀具具有高硬度、高強度慎玖、耐磨性好贮尖、化學穩(wěn)定性好、摩擦系數(shù)低且價格低廉等特點趁怔，切削速度可比硬質(zhì)合金提高2～5倍湿硝，特別適合高硬度材料的加工、精加工以及高速加工润努，可加工硬度HRC60以下的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵关斜。常用的有氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷铺浇、金屬陶瓷等痢畜。

　　立方氮化硼（CBN）的硬度和耐磨性僅次于金剛石，具有極好的高溫硬度祷消。與陶瓷刀具相比泡募，其耐熱性和化學穩(wěn)定性稍差，但沖擊強度和抗破碎性能較好苦恶，現(xiàn)普遍用于淬硬鋼（HRC50以上）票虎、珠光體灰鑄鐵及冷硬鑄鐵等的加工中仆阶。與硬質(zhì)合金刀具相比，其切削速度可提高一個數(shù)量級摔色。聚晶立方氮化硼（PCBN）是由CBN微粉與少量粘結相（Co驯祖、Ni或TiC、TiN数辱、Al2O3）在高溫高壓下燒結而成彪御，具有硬度高、耐磨性好初藐、抗壓強度高及耐沖擊韌性好筋顽，適用HRC60以上淬硬鋼的切削加工和高精度的加工。

　　通常乍恐，CBN適合加工硬度大于HRC55的淬硬鋼工件评疗，PCBN刀具適合工件硬度高于HRC60的加工，對于硬度小于HRC50的淬硬鋼工件選用陶瓷刀具更為合適茵烈。陶瓷刀具材料的成本低于CBN百匆，我國陶瓷刀具技術已較完善，刀片性能也較可靠呜投。新型硬質(zhì)合金及涂層硬質(zhì)合金刀具材料的抗彎強度和沖擊韌性比CBN和陶瓷材料要高加匈，價格又低，可用于加工硬度為HRC40～50的淬硬鋼工件仑荐。

2. 切削用量與切削條件

　　切削用量選擇是否合理雕拼，對硬車削影響很大，工件材料硬度越高粘招，其切削速度應越小啥寇。硬車削精加工合適的切削速度為50～200m/min，常用范圍為100～150m/min男图。當采用大切深或斷續(xù)切削時，切速應保持在50～100m/min甜橱，通常切深為0.1～0.3mm揭凭；當加工表面粗糙度要求高時，可選小的切削深度乞微，進給量通常選擇0.025～0.25mm/r俯重，具體根據(jù)表面粗糙度數(shù)值和生產(chǎn)率要求而定。由于PCBN和陶瓷刀具材料的耐熱性和耐磨性好蝉徒，可選用較高的切削速度和較大的切削深度以及較小的進給量夕锹。而切削用量對硬質(zhì)合金刀具磨損的影響比PCBN刀具要大些，故用硬質(zhì)合金刀具就不宜選用較高的切削速度和切削深度认寓。

3. 硬車削機床

　　車削淬硬鋼與車削非淬硬鋼相比檬桅，切削力將增加50%以上物少，切削所需功率增加2倍左右，所以硬車削對機床提出了更高要求芹寓，如系統(tǒng)剛性东著、功率等。為了使表面質(zhì)量與磨削的質(zhì)量相媲美妓唬，主軸的徑向和軸向振動必須保持在2mm以內(nèi)铲瞎，還應具備數(shù)字線性測量系統(tǒng)和良好的溫度補償性能（m級補償），必須避免爬行苫昌。機床本身的主軸系統(tǒng)除了要保證高強度以外颤绕，還應有高轉速，充分發(fā)揮PCBN或陶瓷刀具的性能優(yōu)勢祟身，這樣才能保證連續(xù)生產(chǎn)的加工精度和高效率的要求奥务。

硬車削的經(jīng)濟性

　　汽車制造業(yè)的大多數(shù)零件是在熱處理后進行最終精度或形狀的加工，硬車削正作為替代磨削的一種經(jīng)濟性方法在普及月而。目前汗洒，國外越來越多的企業(yè)已認識硬車削的優(yōu)點，而國內(nèi)還是以磨削的方法為主父款，主要是由于刀具（如PCBN）的成本問題溢谤，使很多企業(yè)仍把它看作為一種昂貴的工藝。

1. 加工效率高

　　硬車削所用刀具（PCBN）的成本比傳統(tǒng)車刀一般高10～20倍憨攒，但與磨削相比世杀，硬車削比磨削具有更高的加工效率。硬車削往往采用大切削深度肝集、高的工件轉速瞻坝，其金屬切除率通常是磨削加工的3～4倍；其所消耗的能量也只有磨削的1/5芙糙，每個零件的刀具成本低于磨削牢簸。另外更換砂輪一般需要30min或更長時間，硬車削換刀能在兩分鐘之內(nèi)完成鹊逛，并且不需要修正砂輪切削輪廓渺类，沒有更換、修正砂輪必需的生產(chǎn)時間的損失象讶，機床的利用率要高累换。

2. 設備投資少，維護費用低盏拐，適合柔性生產(chǎn)要求

　　在生產(chǎn)率相同時待插，車床的投資只是磨床的1/3～1/10，其輔助系統(tǒng)費用也較低。車床本身就是一種加工范圍廣的柔性加工方法捷妥，對于多品種小批量生產(chǎn)而言你义，采用現(xiàn)代CNC車床，利用配備的多種刀具轉盤或刀庫路影，硬車削無需要其他特殊裝備诬像，很容易實現(xiàn)多種不同工件之間的加工轉換，并且工件裝夾快速闸婴。另外與磨削相比坏挠，硬車削能更好地適應柔性化批量生產(chǎn)要求，采用車削加工時一次裝夾可完成多種表面加工（如車外圓邪乍、車內(nèi)孔降狠、車槽及端面等），因此其輔助時間短庇楞，加工表面之間的相對位置精度高榜配。相比之下，磨削則需要多次安裝或多工序生產(chǎn)吕晌。

3. 硬車削可使零件獲得良好的表面加工質(zhì)量

　　雖然磨削在相對較高的進給率下能夠得到良好的表面光潔度蛋褥，但用PCBN刀片硬車削能以明顯更高的金屬切除率獲得同等或更好的表面光潔度。硬車削中生產(chǎn)的大部分熱量被切屑帶走睛驳，不會產(chǎn)生像磨削加工的表面燒傷和裂紋烙心，具有優(yōu)良的加工表面質(zhì)量，有精確的加工圓度乏沸，能保證加工表面精度淫茵。

4. 硬車削是潔凈加工工藝

　　硬車削是通過從工件上“剝”軟化的切屑來有效地去除金屬。在大多數(shù)情況下牲耐，硬車削無須冷卻液师莫，而使用冷卻液會給刀具壽命和表面質(zhì)量帶來不利影響。因硬車削是通過使剪切部分的材料退火變軟而形成切削的琐惩，若冷卻率過高狮消，則會減小由切削力而產(chǎn)生的這種效果，從而加大機械磨損目溶，縮短刀具壽命搪古。這有助于消除使用冷卻液引起的破壞環(huán)境的問題，降低廢液的處理成本腻俏。同時长尼，硬車削可省去與冷卻液有關的裝置睦键，降低生產(chǎn)成本目尘，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，形成的切屑干凈清潔，比磨削容易回收處理诺秒。

硬車削的應用

1．硬車機床介紹

　　國內(nèi)某企業(yè)遥倦，因生產(chǎn)需要于2007年新進口瑞士Kummer Freres公司的K250型前面上料式六角NC車床，設備功率為16.6kVA占锯，占地面積為3.2m×4.2m袒哥。該機床采用直線電機驅動，加速度達10 m/s2消略，坐標軸行程為250mm×100mm堡称，快移速度達60m/min，主軸的轉速最大為12 000r/min艺演。其優(yōu)點在于NC的精度實現(xiàn)了0.01mm却紧，能夠高速進行高精度加工。其工作原理是：固定工件的主軸箱可在頂梁導軌上縱向運動胎撤，也可作Z向進出運動（即被加工零件可前后左右移動）晓殊。刀架設于機床正前方，可以上下運動伤提。主軸箱左右移動使用的是兩個直線電機驅動巫俺，被分成兩部分驅動的主軸箱，如果兩個直線電機一起工作肿男，主軸的前后位置不變柿癞。而如果只有右側電機工作，主軸箱與主軸就會受到斜向45°設計的導軌的支撐要尚，從而主軸箱沿前后方向移動刚驶，運動部分質(zhì)量僅占機床總重的2.5%，機床的穩(wěn)定性很好朽擒。

2．加工零件及工藝參數(shù)

　　該公司加工零件為一個套筒牙吼，原來都是采用磨削的方式進行，由圖可見此零件需要加工中孔和端面今搂。采用磨削時柱称，磨床為進口四工位磨床（粗、精磨中孔和粗饼簸、精磨端面臼磁，4個磨頭），以此來保證精度要求倾皿。該磨床價格約為600萬元吊磕，占地面積為4.4m×5.4m，工藝為：機加工－熱處理－磨削惩阶。

被加工套筒零件示意圖

　　Kummer Freres公司的K250車床到貨后挎狸，采用PCBN超硬刀具“以車代磨”的加工工藝為：粗加工－熱處理－精加工（硬車）扣汪。PCBN刀具具有極高的硬度及紅硬性，可使被加工的高硬度零件獲得良好的表面粗糙度锨匆。此類零件材料為GCr15崭别，淬火后硬度為HRC60～62，孔精度為IT4恐锣，表面粗糙度Ra≤0.1mm茅主。新工藝可大幅度提高加工效率，降低加工成本：原采用磨削工藝土榴，節(jié)拍為65s/件诀姚；現(xiàn)采用PCBN刀具車削（切削參數(shù)V=60 m/min，f=0.025mm/r玷禽，ap=0.1mm）学搜，節(jié)拍為35s/件，此外论衍，分攤到每個零件的加工成本也有下降瑞佩。

　　可見，硬車在設備投資瓤计、占地面積及加工效率等方面都比磨削更具有優(yōu)勢智谓。

硬車削的發(fā)展

　　在德國等發(fā)達國家的汽車工業(yè)中，多種軸類圾峭、套類零件大多采用硬車工藝嚎蛀，收到良好效果。因該項技術要求機床堤谴、刀具缰畦、工裝及工藝應有最佳組合，且對硬車效果的宣傳推廣不夠等原因栋固，我國硬態(tài)車削工藝的應用還不夠廣泛肥稠。目前，只有少數(shù)企業(yè)在CNC車床上對淬硬軸承環(huán)埋署、齒輪內(nèi)孔與端面以及量刃具等零件進行加工玫桅，并也達到了磨削效果，提高了加工效率绷匀。

　　現(xiàn)在大多數(shù)硬車削應用還都將重心放在用來替代磨削哭振，隨著技術的進步，將硬車削和磨削結合在一臺機床中楔绞，如STUDER的車磨復合機床结闸，將會越來越多。未來酒朵，硬車削以其鮮明的經(jīng)濟性必將成為制造領域中重要的發(fā)展方向之一桦锄，而“車磨復合”也將是制造領域中重要的發(fā)展方向之一幔亥。

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