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硬切削


硬切削

硬切削是指用超硬刀具对硬度高于 50HRC 的高硬度钢和高硬 度铸铁的精密加工方法,是一种“以切代磨”的新工艺,也是 高速切削技术的一个新应用领域。 目前硬切削用的超硬刀具主 要有:涂层超细颗粒硬质合金刀具、金属陶瓷刀具 (2 3 、3 4 )、立方氮化硼(CBN ) 、人造聚晶金刚石刀具 (PCD)等。通常,被加工工件材料主要包括铸铁、高速钢、 轴承钢等钢铁材料, 有时也涉及高温合金、 钛合金等难加工材 料。 目前, 硬切削这种新工艺正在许多工业部门采用, 如汽车 制造厂用这种方法对传动轴、各类轴传动链、发动机、制动盘 和制动转子进行半精加工和精加工, 飞机制造厂用这种方法制 造副翼齿轮和起落架等。机床、工具、医用设备、汽车零件等 都把硬切削作为其生产过程的一个组成部分。

图1 PCBN 刀具硬切削 与传统磨削加工相比,硬切削工艺具有如下优点: 1.加工效率高。硬切削往往采用大切削深度、高的工件转速, 其金属切除率通常为模型加工的 3~4 倍。 车削加工一次装夹可 完成多种表面, 而磨削则需要多次安装, 因此, 其辅助时间短、

加工效率高。 2.设备投资少。用硬切削不需用专用刀具、专用机械和夹具, 而磨削则要求使用磨床,硬切削则可在现有的 NC 或 CNC 车削 中心上进行。 3.硬切削可使零件获得良好的整体加工精度。 硬切削中生产的 大部分热量被切屑带走, 从而保持零件的热稳定性, 不会产生 像磨削加工那样的表面烧伤和裂纹, 且有优良的加工表面质量。 4.硬切削是洁净的加工工艺。 在大多数情况下, 硬切削无需冷 却液。这样,硬切削可省去与冷却液有关的装置、降低生产成 本、简化生产系统。而且硬切削形成的切屑干净清洁,回收处 理容易, 而磨削会产生磨屑和冷却液的混合物, 这是不能再利 用的废物,会污染环境。 硬切削研究的发展趋势 向精密化方向发展 硬切削加工的研究经历了粗加工、 精加工和超精密加工的 发展阶段, 从国外的一些比较研究工作可以看出, 硬切削加工 在某些特定的条件下, 不仅加工表面粗糙度低于磨削表面。 随 着硬切削向精密化方向研究的不断深入, 相对于磨削加工, 硬 切削所具有的独特优势将更加凸现。 ? 向绿色化方向发展 硬切削以不用或少用切削液的方式进行难加工材料的切 削,相对于普通的磨削加工,更加符合环境保护的需要。随着 环保政策和法规的逐渐完善, 国外更加重视可持续制造的研究, 从干切、 准干切、 低温切削等方面进行环境保护研究; 从机床、 刀具、 工艺等方面建立优化模型进行节省能耗的研究; 从硬切 削刀具回收重用的性能分析和比较研究进行材料循环使用的 探索,这些环保、节能、回收的研究,充分体现了社会对绿色 制造的需求。 ? 向集成化方向发展 高硬度钢是一种难加工材料, 硬切削是基于高速切削技术 的一种先进制造技术。 虽然硬切削工艺已经有了许多成功的应 用,为了使难加工材料在加工效率、加工质量、加工成本等方 面获得更好的效果, 硬切削研究在关键技术进一步深入的同时, ?

正朝着技术集成的方向发展 : 在硬切削加工的同时对工件材 料激光预热、 对刀具液氮冷却; 车铣组合硬切;振动辅助硬切, 这些不同技术的组合应用, 都取得了良好的试验效果, 为提高 硬切削加工性能展示了一个值得关注的发展方向。



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