創新促進硬車加工市場持續增長

　　山特維克可樂滿為硬車加工應用量身打造產品

　　對淬硬零件的需求總是無處不在。市場力量顯示消費者總期望所有產品經久耐用，從q汽車發動機到淬硬輪盤傳動軸無一不是如此。對渴望獲得競爭優勢的機加工車間而言，其目標是如何優化這些零件的制造流程。就傳統而論，淬硬零件受制于磨削工序，但現在更為常見的是，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的“軟”車削，因此，使用同樣的數控車床或車削中心可提供真正的加工靈活性。此外，如果零件結構改變，那么在車床上比在磨床上更容易進行更改;車床運行速度更快，并且運行成本比磨床要低得多;硬零件車削所產生的切屑比磨削所產生的殘渣要更為環保;硬零件車削時，往往不需要冷卻液，這進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了硬車加工在所有工業領域內得以迅速推廣。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，汽車行業顯然會存在許多硬車加工應用，包括傳動齒輪、噴油泵噴嘴、軸承座圈、轉向齒輪、制動盤、車軸、凸輪軸、閥座、活塞和缸套等等，不一而足。該行業所面臨的挑戰是在加工這些淬硬零件時獲得最具成本效益的零件表面。刀具及其應用方面的新進展使機加工車間獲益菲淺，并且通過創新性的刀片材質、槽形、設計、定位以及夾緊，正在將硬車加工提升到更高的水平。機床在硬車加工領域起著重要的作用，但毫無疑問，切削刀具的加工能力是加工能夠取得成功的決定性因素。

　　點睛之筆

　　由于硬車加工領域的大多數工序是精加工，這就需要更高的尺寸、形位和表明光潔度公差。刀具過度磨損的第一個指標通常是這些公差會降低，這樣一來，選擇正確的切削刀具以及正確的應用就變得更為重要。大多數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。

　　一般來說，材料越硬，切削速度就越低，并且刀具壽命也越短。當零件硬度超過一定限度時，就需要選用更硬的刀具材料。在較低的硬度范圍(45-50 HRc)內，較硬的硬質合金材質表現令人滿意，能夠提供良好的成本效率，但對于更常見的硬度范圍(55-65 HRc)，硬質合金材質一般不是實用的解決方案。

　　當工件材料硬度超過55 HRc時，CBN切削刃的屬性使其在大多數應用中表現優異。此外，CBN材質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與斷續切削的良好選擇。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，而為了承受機械負荷并抵抗常見的材料性能退化(比如后刀面磨損和刃月牙洼)，則會要求刀具具有不同程度的韌性。

　　刃口處理大有裨益

　　刃口處理對確保硬車加工的成功至關重要。例如，切削刃的倒角角度對其韌性具有相當大的影響。用于硬車加工的所有刀片均應有倒角，因為對保證刀具性能而言，這是一項很重要的特性。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變量：倒角角度、倒角寬度和刃口半徑。它們都會對工藝、零件及刀片自身產生影響。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化。這樣的結果是產生適合脆硬刀具材料屬性的壓縮力。此外，針對實際加工工序正確設計的切削刃倒角也有助于消除刀具的月牙洼磨損。

　　山特維克可樂滿最近在CBN材質方面取得了顯著進展，這些進展為進一步減少刀具磨損、改進切削刃安全性、擴展應用范圍以及獲得更高的進給率和切削速度提供了諸多手段。例如，CN7015和CB7025材質現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，這些刀具在斷續切削時表現非常出色。CB7525刀片系列也新增了寬度為0.2 mm(珩磨刃)的大倒角，適合苛刻的斷續硬車車加工應用。

　　劍走偏鋒

　　目前有許多制造商已采用了這些創新性材質，其中就包括總部位于美國的Arvin Meritor，這家頂級制造商主要生產卡車、拖車和特種車輛的重型汽車零部件，比如很多經過硬化處理的動力傳動系統零件和剎車零件。在這里，CB7025刀片上的切削刃倒角對硬零件車削的性能產生了巨大影響。Arvin Meritor 想要改進齒輪輕型粗加工，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導致許多問題。相關的干切削測試在 Mori Seiki 數控車床上進行，這家公司在需要更換刀具之前可獲得8個成品零件(Arvin Meritor 采用一把刀具，經過兩次走刀)。但是，在換用CB7025后，山特維克可樂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。前者粗加工內徑孔和精加工表面，而后者則只精加工內徑。

　　其結果是縮短了切削時間，并使刀具壽命延長5倍。Arvin Meritor 現在可獲得50多個零件，在需要更換刀具之前能夠完成整批的零件處理。總之，該解決方案使這家公司每年可節約10萬多美元和200個工時以上的生產時間。現在，他們已要求山特維克可樂滿現場檢查其所有的CBN工藝。

　　CBN刀片可提供富有潛力的成本節約以及更快的生產周期，由此使硬車加工成為磨削工序名副其實的替代選擇。由于硬車加工與標準車削工藝有許多共性，因此很容易為大多數車間所吸收。再輔以正確的機床、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用的收益率。