對(duì)淬硬零件的需求總是無(wú)處不在。市場(chǎng)力量顯示消費(fèi)者總期望所有產(chǎn)品經(jīng)久耐用，從q汽車發(fā)動(dòng)機(jī)到淬硬輪盤(pán)傳動(dòng)軸無(wú)一不是如此。對(duì)渴望獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的機(jī)加工車間而言，其目標(biāo)是如何優(yōu)化這些零件的制造流程。就傳統(tǒng)而論，淬硬零件受制于磨削工序，但現(xiàn)在更為常見(jiàn)的是，車削正在成為一種更具成本效率也更受歡迎的替代選擇。
這是為什么呢？具體原因有很多。例如，由于硬零件車削工序原則上類似于常規(guī)的“軟”車削，因此，使用同樣的數(shù)控車床或車削中心可提供真正的加工靈活性。此外，如果零件結(jié)構(gòu)改變，那么在車床上比在磨床上更容易進(jìn)行更改；車床運(yùn)行速度更快，并且運(yùn)行成本比磨床要低得多；硬零件車削所產(chǎn)生的切屑比磨削所產(chǎn)生的殘?jiān)鼮榄h(huán)保；硬零件車削時(shí)，往往不需要冷卻液，這進(jìn)一步降低了廢料處理和回收成本；使用車床的投資成本通常比磨床要低很多；磨床需要更多的支持設(shè)備，比如平衡器和修整器；車床刀具比磨輪所占用的空間要小。
上述種種及其他原因促進(jìn)了硬車加工在所有工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得以迅速推廣。目前，硬車加工最常用于加工表面硬度范圍介于55到68 HRc的后熱處理零件，通常涉及硬化合金鋼、工具鋼、表面硬化鋼、超合金、氮化鐵和硬鉻涂層鋼。可以理解的是，汽車行業(yè)顯然會(huì)存在許多硬車加工應(yīng)用，包括傳動(dòng)齒輪、噴油泵噴嘴、軸承座圈、轉(zhuǎn)向齒輪、制動(dòng)盤(pán)、車軸、凸輪軸、閥座、活塞和缸套等等，不一而足。該行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是在加工這些淬硬零件時(shí)獲得最具成本效益的零件表面。刀具及其應(yīng)用方面的新進(jìn)展使機(jī)加工車間獲益菲淺，并且通過(guò)創(chuàng)新性的刀片材質(zhì)、槽形、設(shè)計(jì)、定位以及夾緊，正在將硬車加工提升到更高的水平。機(jī)床在硬車加工領(lǐng)域起著重要的作用，但毫無(wú)疑問(wèn)，切削刀具的加工能力是加工能夠取得成功的決定性因素。
點(diǎn)睛之筆
由于硬車加工領(lǐng)域的大多數(shù)工序是精加工，這就需要更高的尺寸、形位和表明光潔度公差。刀具過(guò)度磨損的第一個(gè)指標(biāo)通常是這些公差會(huì)降低，這樣一來(lái)，選擇正確的切削刀具以及正確的應(yīng)用就變得更為重要。大多數(shù)硬車零件的精度要求大約為10-12微米，其表面粗糙度要求介于Rz 0.8和6.3之間。
一般來(lái)說(shuō)，材料越硬，切削速度就越低，并且刀具壽命也越短。當(dāng)零件硬度超過(guò)一定限度時(shí)，就需要選用更硬的刀具材料。在較低的硬度范圍（45-50 HRc）內(nèi)，較硬的硬質(zhì)合金材質(zhì)表現(xiàn)令人滿意，能夠提供良好的成本效率，但對(duì)于更常見(jiàn)的硬度范圍（55-65 HRc），硬質(zhì)合金材質(zhì)一般不是實(shí)用的解決方案。
當(dāng)工件材料硬度超過(guò)55 HRc時(shí)，CBN切削刃的屬性使其在大多數(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異。此外，CBN材質(zhì)具有良好的韌性范圍，這使其不僅非常適于精加工工序，而且也是粗加工以及連續(xù)與斷續(xù)切削的良好選擇。一般而言，為滿足工件材料要求，就需要刀具材料具有更高的硬度，而為了承受機(jī)械負(fù)荷并抵抗常見(jiàn)的材料性能退化（比如后刀面磨損和刃月牙洼），則會(huì)要求刀具具有不同程度的韌性。
刃口處理大有裨益
刃口處理對(duì)確保硬車加工的成功至關(guān)重要。例如，切削刃的倒角角度對(duì)其韌性具有相當(dāng)大的影響。用于硬車加工的所有刀片均應(yīng)有倒角，因?yàn)閷?duì)保證刀具性能而言，這是一項(xiàng)很重要的特性。倒角由寬度和角度確定，其中倒角可以為鋒利或做珩磨處理。目前存在多種不同的倒角類型，但是珩磨的S形刃口可保護(hù)刃線防止崩碎和破裂。同樣，S形刃口更能夠適合間斷切削和獲得更大的切削深度，這樣就使其成為硬車加工的首選。
CBN刀片的切削刃包含三個(gè)變量：倒角角度、倒角寬度和刃口半徑。它們都會(huì)對(duì)工藝、零件及刀片自身產(chǎn)生影響。倒角角度越大，越多的切削力就被定向至刀片，由此使切削刃得到強(qiáng)化。這樣的結(jié)果是產(chǎn)生適合脆硬刀具材料屬性的壓縮力。此外，針對(duì)實(shí)際加工工序正確設(shè)計(jì)的切削刃倒角也有助于消除刀具的月牙洼磨損。
山特維克可樂(lè)滿最近在CBN材質(zhì)方面取得了顯著進(jìn)展，這些進(jìn)展為進(jìn)一步減少刀具磨損、改進(jìn)切削刃安全性、擴(kuò)展應(yīng)用范圍以及獲得更高的進(jìn)給率和切削速度提供了諸多手段。例如，CN7015和CB7025材質(zhì)現(xiàn)在可提供更大倒角寬度（0.15和0.2mm）和更大倒角角度（30和35°）的不同槽形刀具，這些刀具在斷續(xù)切削時(shí)表現(xiàn)非常出色。CB7525刀片系列也新增了寬度為0.2 mm（珩磨刃）的大倒角，適合苛刻的斷續(xù)硬車車加工應(yīng)用。
劍走偏鋒
目前有許多制造商已采用了這些創(chuàng)新性材質(zhì)，其中就包括總部位于美國(guó)的Arvin Meritor，這家頂級(jí)制造商主要生產(chǎn)卡車、拖車和特種車輛的重型汽車零部件，比如很多經(jīng)過(guò)硬化處理的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)零件和剎車零件。在這里，CB7025刀片上的切削刃倒角對(duì)硬零件車削的性能產(chǎn)生了巨大影響。Arvin Meritor 想要改進(jìn)齒輪輕型粗加工，這些齒輪用表皮硬化至60-62 HRc的8620合金鋼制成，其中較短的刀具壽命常會(huì)導(dǎo)致許多問(wèn)題。相關(guān)的干切削測(cè)試在 Mori Seiki 數(shù)控車床上進(jìn)行，這家公司在需要更換刀具之前可獲得8個(gè)成品零件（Arvin Meritor 采用一把刀具，經(jīng)過(guò)兩次走刀）。但是，在換用CB7025后，山特維克可樂(lè)滿的工程師建議采用配備粗加工和精加工刀具的雙切削組合。前者粗加工內(nèi)徑孔和精加工表面，而后者則只精加工內(nèi)徑。
其結(jié)果是縮短了切削時(shí)間，并使刀具壽命延長(zhǎng)5倍。Arvin Meritor 現(xiàn)在可獲得50多個(gè)零件，在需要更換刀具之前能夠完成整批的零件處理?？傊?，該解決方案使這家公司每年可節(jié)約10萬(wàn)多美元和200個(gè)工時(shí)以上的生產(chǎn)時(shí)間?，F(xiàn)在，他們已要求山特維克可樂(lè)滿現(xiàn)場(chǎng)檢查其所有的CBN工藝。
CBN刀片可提供富有潛力的成本節(jié)約以及更快的生產(chǎn)周期，由此使硬車加工成為磨削工序名副其實(shí)的替代選擇。由于硬車加工與標(biāo)準(zhǔn)車削工藝有許多共性，因此很容易為大多數(shù)車間所吸收。再輔以正確的機(jī)床、加工策略和刀具組合選擇，硬零件車削就能夠快速地提高各種小公差應(yīng)用的收益率。
