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车削和铣削代替磨削 |
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作者：Bernhard Kuttkat |
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直到几年前，除了磨削别无选择。即使有，也是用来加工硬度大于 55HRC工件，将它加工成最终形状，而且表面质量高。随着高硬度切削材料和相关机床的发展，这种硬度极限被突破了。这有利于配备可以调节几何角度的刀具的机床进行车削．钻孔、研磨和铣削。目前，专家估计硬度极限可以达到65 HRC。 
硬车削越来越成为代替磨削的经济选择
杜塞尔多夫Sandvik股份有限公司的技术经理Klaus Christoffel博士认为：采用可以调节几何角度的刀具进行硬切削加工，在最近几年内取得了很大的进步。在很多使用场合都可以用来替代磨削。Klaus Christoffel说：“尤其适用于弧形，比如制造传动设备。”
配备可随意设定刀具切削几何角度的机床越术越多地侵入磨削领地。在许多情况下，车削、钻孔、铣削或者研磨代替磨削成为理所当然的事情，而这还远没有到达顶峰。位于Aalen城精密机床 Dr．Kress KG业务经理Dieter Kress博士坚信：CBN是未来的材料，蕴藏着巨大的发展潜力。他相信：几年之后，磨削将被硬铣削代替。为了说明硬铣削的性能，他列举了同动力连杆高精密球道的精加工。这种连杆的钟形槽，其中的球道用4刀具机床以整段制作的方式进行硬铣削。这种方式的优势是提高精度，缩短生产时间，在此基础上也可以对连杆的其他部件如配备6球道的连杆进行硬铣削。材料的硬度为58-62 HRC。
同磨削相比，硬铣削的优势是显而易见的。在机床和模具生产中，从铣削软坯件到最后的手工加工（抛光），以往都需要7道加工工序。采用硬铣削可减少2道生产工序：腐蚀和再次硬化，同时提高了精度。经过加工的工件没有出现硬化变形，这样可以节约30%-40%的生产时间，大量节约成本。
图1 在这里用作刀具的材料CBN仍然有巨大的潜力
图2对联轴器高精密球道进行硬铣削，这一点已经证明是可行的
在钻孔（孔眼表面质量要求很高）方面，硬处理也证明是有效的。在用锻钢和硬钢制造的高压泵内部钻一个直径为65mm孔肘，先用配备CBN双刀机床进行预钻孔，然后再用一个CBN单刃铰刀精加工。紧接着，进行形磨，目的是形成一个预期的表面结构。如果预钻孔的切削速度为150m/min，精加工的切削速度为100m/min，刀具耐用度以加工900或者400个孔为准，那么就会达到上面描述的效果。
当然，好上加好。超微粒硬质合金的硬度和抗弯强度明已提高，导热性能降低，挤进了本来这是立方氨化硼机床和磨削的使用领地。然而，只有同各种涂层结合起来，精炼金属和超微粒硬质合金才能充分发挥自己在边缘稳固和高延性方面的什能。硬加工时的性能载体不只是新的基质和整个涂层系统，而机床优化的切削刃几何角度也同样重要。
不只是铣削和钻孔，而且从经济角度看，车削也越来越成为替代磨削的选择。因此，在持续和不间断的切削时，对以使用Hoffmann集团的CBN可转位刀片对硬度最高达62HRC的工件进行硬车削。这种CBN可转位刀片在某些情况下，可以用来替代非常昂贵的、费时和费钱的轮廓磨削。
如此“硬的工作”使工具处于“疲劳”之中，这样的工具，它在机械和热方面的载荷很大，因此只能使用匹配的刀具材料。“所以，用于硬加工的刀具材料和机床首先必须具有热稳定性和耐磨损的特点，当然对相应的匹配的切削几何角度也是具有良好经济效益的硬处理的一个前提条件”，这是Chris-toffel对机床要求的具体说明。陶瓷和CBN位于刀硬度表的上端，但是硬质合金和金属陶瓷在某些边界条件下也适用。
图3 综合车削和磨削的机床，发挥两种方法的优势
整个系统相应的动态刚性，如工件固定、刀具、刀具安装、机床主轴、机床床身等也同样重要。只有这样，才有可能避免振动，这是使用CBN、提高径向振动和形状方面制作精度的一个重要前提。尤其适用于最高的质量要求，比如用硬车削代替磨削加工针状轴套。Chemnitz市Niles-simmons车床生产厂的设计师JensRolle从为：“为了使表面质量和磨削的质量一样好，工作轴的径向和轴向振动必须保持在2µm。数字线性测量系统和良好的温度补偿性能也是必不可少的。这是很高的要求，整个系统必须满足这样的要求。即使µ范围内补偿，也必须避免爬行效应。投资一台车削中心或者车床的费用远远低于购置一台磨床的费用。Salach城Emag机床工厂工具和技术经理Ulrich Walter博士工程师清楚地表达了硬车削的价格忧势：“一台车床的费用只相当于一台磨床总费用的一半。”另外，多道磨削工序综合成唯一的一道硬车削操作，只需一次夹紧工件，这样使尺寸精度和加工过程的安全性有明显提高。硬车削的工艺水平取决于对精度的高要求。“精加工时，允许IT5/6的一般误差，磨削的加工安全性明显提高，只用测段控制，只要用针对趋向零的加工力的精磨，就可以达到IT4的允许误差”，汉堡Koerber磨环责任有限公司销售经理Peter Luetjens硕士工程师将硬车削的极限描绘清楚了。
在这里，组合机床能够充分发挥自己的优势：将两种工艺综合在一个机床上，这样在加工配件时可以选用理想的方法，比如在对表面质量和尺寸精度要求很高的情况下，可以用车削进行粗加工，用磨削进行最后的加工。通过这样的组合，使干磨成为可能。Luetjens认为，“不再是‘车削或者磨削’的选择，而是‘车削和磨削’的组合，成为工艺发展的中心点。这样做的目的是，在一台机床上一次夹紧工件并进行完整加工时，车削和磨削相互补充，从而实现经济的优势。车削的优势是短暂切削时灵活性和速度，磨削的优势是加工小余量时的精度和速度。Luetjens从为：“两种方法结合使用，充分利用两种方法的优势和避免临界数值的机会大些，因此加工过程令人可信，调整车床更加简单，对机床的利用更有好处。”磨床生产厂家却没有承认硬车削。“车削和铣削只夺回了80年代初被深磨抢走领地的一小部分，”Luetjens作了相对比较。他甚至看到了一种与此相反的发展趋势：“由于在毛坯的生产上采用了先进的技术，使得毛坯的加工余量变得很小，硬车削再次被磨削代替，因为车削的加工余量太小，晃动太厉害。”他认为，2000年增长了27%的磨削订单表明：人们面对可以调节几何角度的硬车削对以泰然处之。
(end)
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(10/10/2004) |
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