图1 超硬材料的车削

 

从图1可以清楚地看到，在不使用切削液冷却的情况下切削一个HRC 62的坚硬零件，会产生很多的热量。一般超硬切削时，切削点区域内的温度可高达926℃。事实上，局部高温热化可以帮助切削过程的完成，刀具切削点的高热预先对工件的切削层会产生退火和软化效应，使得工件比较容易切削。这一切削过程中，绝大部分的热是由切屑剥离而产生的。为了求得精美的表面加工质量，在最后一道切削时，应尽可能减少切削深度，一般控制在0.25 mm以内。

 

当前超硬车削已被广泛应用在汽车零部件制造中。上海汽车齿轮总厂已非常成功地将这一技术运用于大批量生产当中，他们在齿轮渗碳淬火后采用以车代磨，进行成品的最终精密加工，以达到零件设计的公差和表面粗糙度要求。被加工工件的表面粗糙度可达Ra0.2～Ra0.4，圆度可达0.0005 mm，0.003 mm的公差带Cpk值可达1.67。

图2 复合材料的床身

 

 

对超硬材料进行车削的一个重要标志就是保证连续加工的稳定性。这与机床的整体动态刚性、切削刀具、工件的热处理状态有关。

采用聚合物(人造大理石)对床身各主要部位进行充填以增加其阻尼系数(一般为铸铁床身的8倍)，同时结合使用直线滚动导轨，将会对超硬材料的车削过程产生巨大的影响，并大大降低因切削引起的振动，加大快速回归静态刚性的时间(见图2图3)。测试结果表明，对机床的改进有效地抑制了由机床振动带来地刀具崩刃，延长了刀具的使用寿命，大幅度提高了被加工工件的精度，缩小了公差带的离散度，提高了工件表面质量。

 

另一项机床的重要因素是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。这是因为工件的最后一道加工成果完全是由机床的性能和精度来决定的。

 

通常在粗车时选用网讯，切削深度大于0.25mm；在精车时选用CBN刀，切削深度小于0.25mm。

图3 阻尼曲线对照表

要使超硬材料的车削取得理想的效果，还需控制被加工件的热处理状态，一般淬火硬度变化要求小于HRC 2个点之间。如果工件是渗碳件，还要控制渗碳层深度的一致性，一般应将深度控制在0.8～1.2mm以内。