华菱在硬车削领域引领PCBN刀具国产化时代

　　【编者按】华菱在硬车削领域引领PCBN刀具国产化时代。采用硬车削，与磨削工艺相比，从投资成本上讲，降低了机床设备的的资本投入，而且更能实现柔性生产和设备的有效利用；加工质量方面，硬车削产生的热量80%随切屑带走，所以减少了磨削烧伤；加工效率方面，硬车削以车代磨其加工效率是磨削的4——6倍；而且硬车削的切屑更容易回收利用。

　　随着机械制造行业的飞速发展，在硬车削领域，机械行业的加工观念已经从高硬度材料能否加工转变为能否高效加工，同时，伴随着竞争日益加剧以及高效率高质量加工的要求，尽快促进刀具国产化实现机械制造行业降本、增效的目标，成为机械加工企业和刀具制造企业的统一认识。

　　硬车削被定义为对硬度HRC 45以上工件单点切削的加工过程，作为一个应用愈发广泛的加工领域，一直是刀具发展的重点方向。随着各种高硬度复杂材料的出现，硬车削已经不局限于热处理后的齿轮钢，轴承钢，模具钢等淬硬零件的加工，也应用热喷涂喷焊材料及铬镍合金、耐热镍基合金、钨铬钴合金材料加工中。目前，PCBN刀具是黑色金属加工领域，是耐磨性最高的刀具材料，经过论证，其寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍，PCBN刀具作为国产化的先驱，胜在刀具材料牌号的创新和改进，例如华菱HLCBN研制的PCBN刀具牌号BN-K10，可以加工HRC70以上硬度的碳化钨，在国内尚属首例；此牌号刀具也广泛应用于矿山机械行业高硬度耐磨铸件和轧钢厂用轧辊，高硬度泵零件如高铬合金铸铁叶轮的硬车削中。

　　采用硬车削，与磨削工艺相比，从投资成本上讲，降低了机床设备的的资本投入，而且更能实现柔性生产和设备的有效利用；加工质量方面，硬车削产生的热量80%随切屑带走，所以减少了磨削烧伤；加工效率方面，硬车削以车代磨其加工效率是磨削的4——6倍；而且硬车削的切屑更容易回收利用。

　　硬车削作为最终加工或精加工的工艺方法，来完全避免磨削也有其风险，硬车所用机床间隙和刚性以及各移动轴整合的性能和精度，包括机床的准确度、几何精度、电控功能、误差补偿以及一般调整和热变形效应，这些均决定了硬车削过程中震刀、让刀问题的发生几率，亦会影响加工工件的尺寸精度和形位公差，所以，当用硬车削来完全替代精密磨削加工来完成最终尺寸是，需要根据自身工件要求多方考虑，对某些超高精密要求和特殊要求的工件，特别是受限于硬车机床精度和刚性时，磨削工艺还是比较适合的选择。

　　虽然目前硬车削还不能完全取代超高精密磨削，但已能取代相当一部分的精密磨削，从而减轻了磨削制造过程中昂贵的生产成本。硬车削工艺完全替代磨削达到最终加工的典型案例是华菱BN-H20牌号（如图1）加工淬硬钢齿轮，硬车削后齿轮表面粗糙度达Ra0.4（相当于Rz3.2）以内。完全达到齿轮精磨要求。

图1

　　BN-H20和BN-H10牌号作为精加工淬硬零件的典型PCBN刀具牌号，除了标准数控刀片外，也可订做非标镗刀，切槽刀等成型车刀等，如图2。

图2

　　“以车代磨”作为舶来词，由来已久，但通常硬车削用PCBN刀片大多用在精加工中。对于工件硬度高且加工余量大时，传统工艺一般是退火后再进行切削加工，或者采用大余量磨削加工，华菱BN-S20牌号PCBN刀具性能完全满足吃刀量10mm左右的大余量硬车削。BN-S20牌号是华菱超硬采用纯陶瓷作为结合剂的CBN烧结体，经过高温高压合成，具有更好的抗冲击性能；由于采用陶瓷做结合剂，避免了高温状态下的金属结合剂软化，所以相对金属粘合剂整体PCBN刀片，BN-S20牌号高温耐磨性更优异。尤其在大吃刀量硬车削中，寿命是金属基结合剂PCBN刀片的4倍以上，在2007年 BN-S20产品发布会上，打破了超硬刀具行业PCBN刀具不能用于强断续粗加工硬材料神话，在刀具学术界引起很大的轰动。目前，随着华菱对于陶瓷结合剂CBN刀具的研究进展，在保留刀具抗冲击断裂韧性的基础上，增加了其耐磨性，表现在大吃刀量加工硬材料时，省去了传统退火工序和二次淬火的工序，更解决了采用砂轮大余量磨削加工的困难，用于修复模具和硬车削大型轴类和圆盘类零件时，BN-S20牌号刀具可实现1次或2次走刀完成大余量的加工，以提高加工效率和加工质量。BN-S20牌号也可用于加工奥氏体不锈钢(45HRC)、高温合金钢、高锰钢、高强度钢及高镍合金钢、高铬钢以及表面加工质量恶劣的堆焊材料。

　　目前，国内研制的很多刀具由于在刀具材料、结构改进、制造技术的突破等综合因素处理得当，使我国整体刀具制造水平有了一定程度的提高，PCBN刀具作为国产化的先驱，胜在刀具材料牌号的创新和改进。随着机械制造行业降本、增效的要求，纷纷将降低进口刀具的品种、数量和资金作为一条重要措施，相信我国刀具国产化的刀具种类和数量会越来越多。

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