硬车削也许不如想象的难

        硬车削的突出吸引力是消除了使用磨削操作的可能性，然而，有些工厂依然对重复车削45 Rc以上零件并达到磨削级别精度的工艺不太乐观。
        

硬车削的目标是随切屑带走至少 80%的热量，以保持零件的热稳定 性。

        采用完全和谐的硬车削工艺可获得0.00011英寸的表面光洁度、0.000009英寸圆度和±0.0002英寸直径公差，这样的精度在对淬硬前工件进行“软车削”的相同机床上同样可以达到，从而最大限度地提高设备利用率。然而有些工厂最初失策地选用不合适的（确切地说是比较便宜的）刀片，另一些工厂也许对他们的机床是否具有很高的刚性、足以承受二倍于普通车削的压力没有把握。哈挺公司（Hardinge）的应用工程师Tom Sheehy讲述了该公司对于硬车削的一些建议和理解。以下是工厂认真评估硬车削时必须牢记的8个重要的过程因素。
        
        ◆ 工件—尽管45Rc材料是硬车削的起始点，但是硬车削经常在60 Rc以上硬度的工件上进行。硬车削材料通常包括工具钢、轴承钢、渗碳钢以及铬镍铁合金、耐蚀耐热镍基合金、钨铬钴合金等特殊材料。根据冶金学的观点，在切深范围内硬度偏差小（小于2个Rc）的材料显示出最好的过程可预测性。有时，工件的尺寸或几何特征完全不适合于硬车削，最适合于硬车削的零件具有较小的长度/直径（L/D）比；一般说来，无支撑工件L/D之比不大于4:1，支撑工件L/D之比不大于8:1。尽管细长零件有尾架支撑着，但是切削压力过大仍有可能引起刀振。
        
        ◆ 机床—机床刚度决定硬车削的加工精度，最近15~20年内制造的机床几乎都有很好的刚性，足以对付某些硬车削用途。在许多情况下，机床的总体状况在更大程度上比使用年限更重要，维护精良的手动老车床甚至可以成为硬车削的候选对象。无论如何，由于对零件公差和表面光洁度要求越来越严格，机床刚度将不再是一个简单的问题。
        
        为了给硬车削用途增加刚性和阻尼特性，哈挺将许多特征纳入了车削中心，其中包括聚合物复合材料增强机座、带弹簧夹头（使主轴支撑靠近工件）的直接配合式主轴和静压导轨。
        

完全和谐的硬车削系统可以减少甚至省去磨 削以及与之相关的高昂的刀具成本和冗长的 加工时间。

        系统刚性最大化意味着尽量减少一切悬空、刀具延伸和零件伸出，并取消调隙片和垫圈，其目标是保持一切物件尽可能地接近转塔刀架。
        
        ◆ 刀片—有些工厂最初对立方氮化硼（CBN）刀片的高昂价格望而却步，尽管CBN刀片是最适合于硬车削。CBN刀片能够在断续切削过程中保持定位不变，在连续切削过程中提供安全的刀具磨损率。当采用合适的硬车削工艺时，CBN刀片除了在控制直径公差方面比不上磨削以外，其它性能都是首屈一指的。
        
        陶瓷不如CBN耐磨，因此一般不用于公差小于±0.001英寸的操作。陶瓷不适合于断续切削，而且不应加冷却液，因为热冲击可能造成刀片破裂。刀片的钝缘几何形状是陶瓷材料的固有特点，这一特点转化为切削力增大而工件表面光洁度下降。另外，陶瓷刀片刃口断裂可能是灾难性的，它可能会使所有切削刃无一可用。
        

最适合于硬车削的选择对象是具有小 L/D比的零件。

        金属陶瓷（立方碳化钛）对连续切削渗碳硬化材料很有效，尽管它不具备CBN那样的的耐磨性，好在刀片在大多数情况下会成比例地磨损而不断裂。
        
        负前角刀片通常由于其结实的切削刃而得到利用。与之相反，正前角刀片由于其切削力比较小，才有可能用在刚性不高的机床上进行硬车削。
        关于刀片的最好建议是与刀具供应商密切合作，特别是在最初阶段，以迅速达到最佳切削速度。
        
        ◆ 冷却液—关于冷却液的最大问题是究竟用不用冷却液。对于齿轮之类的断续切削零件来说，最好是“干运行”，否则进刀和退刀时的热冲击很可能引起刀片破裂。至于连续切削，刀头在干运行过程中产生的高温足以韧化（弄软）预切削区域，从而降低材料硬度使之易于剪切。这个现象说明了干切削时增大速度是有益的。同时，无冷却液切削方式具有明显的成本优势。
        在连续切削用途中，冷却液可能有助于延长刀具寿命和改进表面光洁度。问题的关键是要使冷却液能够到达刀头，高压冷却液是解决这个问题的最好办法，因为它不容易在高温下蒸发。此外，高压可以减少切屑堆积，从而减少因为切屑阻塞、妨碍冷却液流至刀头的机会。另一个办法是将冷却液同时释放到刀片的顶部和底部，确保冷却液连续到达刀头。
        
        如果使用冷却液，它必须是水基的。在完全匹配的硬车削过程中形成的切屑，可以带走80~90%的热量（切削区域最高温度可达1,700°F）。 如此炽热的切屑万一接触低燃点冷却油，整个工序完全有可能化为乌有。如果在敞开式机床上进行硬车削，必须增加适当的保护装置，避免操作人员被切屑烫伤。
        

为了最大限度地增加硬车削 的系统刚性，应尽量减小 一切悬伸并取消垫圈和调整 片。刀具伸出长度不得大于 刀杆高度的1.5倍。

        ◆ 工艺—因为硬车削产生的热量大部分由切屑带走，加工前后对切屑进行检查可以发现整个过程是否协调。连续切削时，切屑应该呈炽燃的橙黄色，并象一根缎带似地飘逸而出。如果切屑冷却后用手一压基本断裂，表明切屑带走的热量是正常的。
        
        ◆ 白化层—“白化层（热影响区）”可能令人讨厌地显露在硬车削和磨削操作中，即在材料表面形成一层肉眼看不见的非常薄（通常1微米）的硬壳。在硬车削过程中形成白化层，一般是因为刀片钝化引起过多的热量传递到零件内。白化层经常在轴承钢上形成，而且对于轴承圈之类需要承受高接触压力的零件是非常有害的，随着时间的推移，白化层可能剥离并导致轴承失效。
        

在镗削淬硬材料时，全长度对开套筒 夹头（下）可提供最高的刀夹刚度。

        轴承制造商几乎都自备试验手段， 以便在这个方面处于领先地位。至于刚刚开始从事硬车削的工厂，建议在开始生产的头几周内进行随机抽查，以确定每个刀片能够车削多少零件而不形成白化层。冶金公司有能力进行这些试验。即使一个刀片以能加工400个零件为标准，它也可能在加工300件后就变钝并且开始使零件产生白化层了。
        
        ◆ 镗孔—镗削淬硬材料需要很大的切削压力，因此往往会成倍地增加镗杆承受的扭力和切向力。采用正前角式35°或55°锐角、小刀尖半径刀片可以减小切削压力。在增加切削速度的同时减小切深和进刀速度，也是减小切削压力的办法。
        
        镗孔时，刀具必须与零件同心或略高于零件中心，因为切削引起的挠曲变形使实际中心线的位置降低了。最好的夹紧形式是全长度对开套筒，其次是弹簧夹头和单点螺丝夹头。
        
        ◆ 车螺纹—采用合适的刀片几何形状是在淬硬材料上车削螺纹的关键，最好的螺纹刀片之一是类似于镗杆上安装的三角形刀片。 在正确的过程参数下，60°螺纹夹角和小刀尖半径是非常有效的。
        
        在淬硬材料上车削螺纹时，为了控制切削压力和延长刀片寿命，有必要增加走刀次数并减小切深。另一种选择是采用交替式侧面切入方式，可改变切削力承受位置并导致较长的刀具寿命。（完）

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