所謂的以車代磨就是指用車削代替磨削作為淬硬鋼的zui終加工或精加工工藝;以車代磨由來已久,但機床設(shè)備、工裝夾具,硬車刀具及工藝路線均影響以車代磨的成本,甚至關(guān)乎以車代磨工藝的穩(wěn)定進行,需要相關(guān)企業(yè)予以重視。下面是華菱超硬就硬車刀具這一模塊的探討,拋磚引玉。
一、以車代磨淬硬鋼的效率提升
一般情況下,車削的金屬去除率是磨削的3-4倍,所消耗的能量只有磨削的1/5;但不排除用定制砂輪采用設(shè)備同樣提升磨削效率的可能,具體仍然根據(jù)工件尺寸形狀及工藝要求謹慎選擇。
二、以車代磨淬硬鋼對車床的要求
毋庸置疑,高剛度是必須保證的,其次是機床間隙及長期使用的穩(wěn)定性,因為工件的尺寸公差和形位公差的保證,不是刀具起決定作用,而是機床系統(tǒng)。華菱超硬遇見過大量以車代磨項目中途擱置或失敗的經(jīng)驗是前期對設(shè)備適合各種零件要求的通用性的考慮;對于公差要求極為嚴格,或者有斷續(xù)切削面的零件,選擇以車代磨工藝尤其謹慎,并需要綜合考慮此設(shè)備對各種尺寸形狀的產(chǎn)品的通用性。
三、以車代磨淬硬鋼獲得良好的表面粗糙度
目前以車代磨粗糙度能達到ra0.4,若采用修光刃,粗糙度變差的時間可以進一步延長;另外目前涂層刀片如華菱bn-h10 c25涂層cbn刀片使得硬車削粗糙度變差的時間延長一倍。順便的,除刀具外的提高硬車削表面加工質(zhì)量的方法,譬如超聲波輔助加工工藝,目前也有相關(guān)企業(yè)和科研單位在嘗試,在此不再贅述。
四、以車代磨淬硬鋼屬于潔凈生產(chǎn)工藝
以車代磨是通過使剪切部分的材料退火變軟而形成切削的,若冷卻率過高,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,縮短刀具壽命,因此車削過程中不需要添加切削液。對于尺寸受溫差影響較大的零件,用戶可以選擇風(fēng)冷;對于需潤滑而非降溫目的的切削狀態(tài),可選擇具備濕切功能的cbn刀具牌號如bn-h20,bn-h10。
五、以車代磨淬硬鋼的刀具材質(zhì)選擇
如果是單件偶爾性生產(chǎn),可用合適牌號的普通硬質(zhì)合金刀具進行加工,如果是批量生產(chǎn),則根據(jù)工件硬度和加工余量在涂層硬質(zhì)合金,陶瓷刀具,cbn刀具這三種刀具材質(zhì)中選用。
(1)涂層硬質(zhì)合金刀具:適合hrc45以下硬度工件的加工,相對來講需低速車削;
(2)陶瓷刀具:適合硬度在hrc40--55度的工件的加工,但盡量避免斷續(xù)車削。
(3)cbn刀具:適合淬火后硬度在hrc45硬度以上的工件;cbn刀具分為焊接復(fù)合式cbn刀具和整體式cbn刀具,其中吃刀深度在0.5mm以下一般選擇焊接復(fù)合式cbn刀具,吃刀深度0.5mm甚至1.5mm以上的一般是大零件或超大零件,一般常見有冶金鋼鐵、能源礦山等重工領(lǐng)域,其中重型硬切削以華菱bn-s20牌號為用戶所熟知,此牌號可用7mm切深對淬火后hrc65的高速鋼進行重型切削,*品牌,在高速鋼軋輥領(lǐng)域占有65%的*。目前華菱超硬在淬硬鋼領(lǐng)域已經(jīng)形成了從連續(xù)到斷續(xù),從粗加工—超精加工一整套的以車代磨加工刀具方案供用戶選擇。
六、目前以車代磨的常見領(lǐng)域
七、以車代磨的成本與風(fēng)險
立方氮化硼刀具作為以車代磨的理想刀具,與磨削相比,華菱bn-s20立方氮化硼刀具可采用大切深間斷切削實現(xiàn)以車代磨提高加工效率,避免大余量磨削燒傷問題,因為能夠一次性去除大面積余量,所以避免了多次走刀對硬車效率的影響;在常見的中小型淬硬零件切削中,bn-h10牌號的金屬切除率通常是磨削加工的3~4 倍,所消耗的電能及人工,物料耗材卻只有磨削的1/5。
所以以車代磨的成本一般得益于加工效率的提升,一種是從切削深度上一次性去除加工余量代替磨削,一種是從切削速度上提升單位時間金屬切除率。
以車代磨風(fēng)險因素:硬車所用機床間隙和剛性決定了震刀、讓刀問題的發(fā)生幾率,亦會影響加工工件的尺寸精度和表面粗糙度,所以以車代磨工藝的成功除了選擇針對性的具體立方氮化硼刀具牌號外,根據(jù)零件的形位公差要求和加工工況選擇適合的硬車削機床也是關(guān)鍵。以車代磨加工淬硬鋼的切削參數(shù),主要根據(jù)刀具材料、工件材料的物理力學(xué)性能、工件形狀、工藝系統(tǒng)剛性和加工余量來選擇,在選擇切削用量三要素時,首先考慮選擇合理的切削速度,其次是切削深度,再其次是進給量。
八、特色的cbn刀具設(shè)計助力硬車工藝
1、斷屑槽刀片
優(yōu)異的斷屑性能,避免切屑纏繞工件或刀具,保證良好的工件表面質(zhì)量和刀具使用壽命。
2、修光刃刀片
同等進給量,獲得更高的表面質(zhì)量;
同等表面粗糙度,可采用大的進給量,降低單件加工時間,提高加工效率;
注:仿形加工中不宜選用;適于高剛性的機床和加工件
3、涂層刀片
華菱目前具備兩種涂層工藝,平滑涂層與立方氮化硼母材結(jié)合,可獲得更優(yōu)異的切削性能,提高加工精度和壽命。
關(guān)于華菱
華菱超硬,作為我國超硬刀具國產(chǎn)化的,以國家超硬材料重點實驗室和河南科技大學(xué)為技術(shù)依托,自備超硬刀具研發(fā)中心,專注于脆硬材料加工用立方氮化硼刀具和高品級金剛石的研究方向,在“以車代磨”、超高硬度重載切削、鑄鐵高速加工等細分領(lǐng)域*優(yōu)勢。其產(chǎn)品覆蓋了汽車、冶金軋輥、電力設(shè)備、工程機械、能源、重型機械、航空航天、3c、核能軍工等領(lǐng)域,客戶覆蓋了中國大陸、中國臺灣、德國、意大利、美國、韓國、日本等多個國家和地區(qū)。