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1、硬态切削技术硬态切削的基本概念硬态切削是指采用超硬刀具对淬硬零件进行精密加工的切削方法。目前可用于硬态切削的超硬刀具材料有人造立方氮化硼(PCBN)、陶瓷、超细晶粒硬质合金及涂层硬质合金。零件的半精加工、精加工采用硬态切削,可替代磨削。硬态切削的优点加工效率高,经济效益好。硬态切削的金属去除率为磨削的3-4倍,能耗仅为磨削的11.5%,硬态车削还可以实现一次装夹、多表面加工,而车床投资一般仅为磨床的1/31/2。清洁的加工工艺。硬态切削所采用的刀具,基本可实现干式切削。良好的整体加工质量。以硬态车削为例,工件安装次数的减少,可使工件各几何要素获得较高的位置精度,工件表面也不会引起烧伤或微裂纹。
2、硬态切削的加工特点大切削力:对刀具刃口进行倒棱处理,增加切削刃的强度,切削力显著增大。金属软化效应:被加工金属层高温软化,增大其与刀具的硬度差,从而提高切削效率。表面形成白层:被加工金属表层和亚表层形成白色的未回火层和黑色的过回火层,表面呈白色。特殊的磨损机理与形式:前刀面磨损主要表现为月牙洼磨损,后刀面磨损主要表现为一系列的凹痕。切屑为锯齿形:硬态切削中切屑的形态通常为锯齿形。特定的临界硬度:工件硬度50HRC是切削机理产生变化的临界点,硬态切削的工件硬度均大于50HRC。被加工工件表面完整性:硬态切削的加工精度基本上可以达到磨削加工的精度等级,而且硬态切削比常规磨削更能保持工件表面性能的完
3、整性。硬态切削的关键技术刀具材料与几何参数的选择刀具材料:人造立方氮化硼(PCBN)、陶瓷、超细晶粒硬质合金及涂层硬质合金。几何参数:强度高、散热条件好的几何形状和尽可能大的刀尖圆弧半径。切削用量和切削条件的设计人造立方氮化硼和陶瓷刀具可选用较高的切削速度、较大的切削深度、较小的进给量;硬质合金刀具则不宜选用较高的切削速度和切削深度。切削力、切削温度的模拟和控制技术分析温度与切削力的作用规律,研究锯齿形切屑的生成机理及其对切削温度的变化的影响。硬态切削机床的开发高刚度、大功率、高转速,良好的振动平衡性、良好的热稳定性。硬态切削的加工应用在德国等发达国家的汽车工业中,多种轴类、套类零件大多采用硬
4、车工艺代替磨削,收到了良好的效果,因此在发达国家,硬车技术已率先被普遍应用:硬车过程中精加工合适的切削速度为70150m/min,常用切削速度为125m/min。当采用大切深或断续切削时,切速应保持在60120m/min,通常切深为0.10.25mm;当加工表面粗糙度要求高时,可选小的切削深度,进给量通常选择0.040.14mm/r。硬态切削的局限性和发展展望目前,企业对硬态切削加工机理及刀具的使用技术尚未完全理解和掌握,同时也因为切削工艺中的一些不稳定因素制约了它的推广和应用。随着CNC技术、新材料等基础技术的进一步发展,加强高硬材料的切削机理研究、建立硬态切削数据库、开发适用于硬态切削加工状态的监控技术等,硬态切削技术将会发展得更加成熟,并且被广泛应用。