摘要：高速切削工藝以高效、精密和柔性為基本特征，被視為現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。本文介紹了高速切削的發(fā)展情況并通過研究其中硬態(tài)切削技術(shù)的應(yīng)用從而分析高速切削具備一系列顯著優(yōu)勢(shì)，使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高。

關(guān)鍵詞：高速切削，硬切削，加工工藝，硬車技術(shù)

中圖分類號(hào)： TG711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（b）-0000-00

1 引言

切削加工作為制造技術(shù)的主要基礎(chǔ)工藝，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)末也取得了很大的進(jìn)步，進(jìn)入了以發(fā)展高速切削、開發(fā)新的切削工藝和加工方法、提供成套技術(shù)為特征的發(fā)展新階段。它是制造業(yè)中重要工業(yè)部門，如汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、能源工業(yè)、軍事工業(yè)和新興的模具工業(yè)、電子工業(yè)等部門主要的加工技術(shù)，也是這些工業(yè)部門迅速發(fā)展的重要因素。因此，在制造業(yè)發(fā)達(dá)的美、德、日等國家保持著快速發(fā)展的勢(shì)頭。發(fā)展高速切削等新的切削工藝促進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是現(xiàn)代切削技術(shù)面臨的新任務(wù)。當(dāng)前以高速切削為代表的硬切削、干切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。

2 高速切削技術(shù)介紹

高速切削技術(shù)是建立在高速主軸與快速進(jìn)給系統(tǒng)，高性能控制技術(shù)，高性刀具材質(zhì)及刀具制造系，高速切削機(jī)理等制造技術(shù)制造技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上綜合而成的，高速切削技術(shù)在切削原理上是對(duì)常規(guī)切削的重大突破，在切削加工工藝安排、切削用量選擇及刀具應(yīng)用等方面有較大的特殊性，普通切削工藝及傳統(tǒng)刀具不能滿足高速切削技術(shù)要求。它需要刀具材料性能顯著改善，以及新型刀具材料和涂層工藝的開發(fā)和推廣應(yīng)用，性能更耐磨、更可靠，價(jià)格相對(duì)低廉的刀具材料成為發(fā)展高速切削的可靠保證。該技術(shù)也要求數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)具備了更高的剛性、更快的運(yùn)動(dòng)速度和精度。

3 硬態(tài)切削技術(shù)應(yīng)用研究

硬態(tài)切削是高速切削技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，它是指用車床使用單刃或多刃刀具來加工淬硬材料（54-63HRC）零件的一種加工方法。，這種加工通常是作為最終加工或精加工，它比傳統(tǒng)的磨削加工有效率高、柔性好、工藝簡單、投資少等優(yōu)點(diǎn)，已在一些應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生較好的效果。在汽車業(yè)，用CBN刀具加工20CrMo5淬硬齒輪（60HRC）內(nèi)孔，代替磨削，表面粗糙度可達(dá)0 .22μm，已成為國內(nèi)外汽車行業(yè)推廣的新工藝。

淬硬鋼是一類較難加工的材料，它通常指淬火后具有馬氏體組織，硬度高，強(qiáng)度也高，幾乎沒有塑性的工件材料。其硬度可高達(dá)50-65HRC，主要包括普通淬火鋼、淬火態(tài)模具鋼、軸承鋼、軋輥鋼及高速鋼等。由于其典型的耐磨結(jié)構(gòu)，淬硬鋼被廣泛用于制造各種要求高硬度和高耐磨性的基礎(chǔ)零部件，淬硬鋼工件的表面也比較光亮，能達(dá)到磨削加工的效果。隨著超硬刀具材料——陶瓷和PCBN性能的提高和價(jià)格的調(diào)整，解決了淬硬零件傳統(tǒng)制造工藝與快速發(fā)展的市場(chǎng)需求之間的矛盾，使得更經(jīng)濟(jì)地切削加工淬硬鋼成為可能。在德國等發(fā)達(dá)國家的汽車工業(yè)中，多種軸類、套類零件大多采用硬車工藝代替磨削，收到了良好效果，因此在發(fā)達(dá)國家硬車技術(shù)已率先被普遍應(yīng)用。

硬車技術(shù)是硬態(tài)切削技術(shù)的典型應(yīng)用，和普通車削相比在相同條件下，硬車的切削力會(huì)增加70%以上，切削所需功率也相應(yīng)增加。硬車出現(xiàn)較大的切削力，這就要求機(jī)床本身具備較高的剛性。切削用量選擇是否合理，對(duì)切削影響很大，工件材料硬度越高，其切削速度應(yīng)越小。硬車過程中精加工合適的切削速度為70-150m/min，常用范圍為 125m/min。當(dāng)采用大切深或斷續(xù)切削時(shí)，切速應(yīng)保持在60-120m/min，通常切深為0.1-0.25mm；當(dāng)加工表面粗糙度要求高時(shí)，可選小的切削深度，進(jìn)給量通常選擇0.04-0.14mm/r，具體根據(jù)表面粗糙度數(shù)值和生產(chǎn)率要求而定。

4 硬態(tài)車削技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

在硬態(tài)切削加工技術(shù)的采用與推廣過程中，與磨削技術(shù)相比具有良好加工柔性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能。以硬態(tài)車削為例，在加工淬硬鋼精磨工序中采用硬態(tài)車削替代磨削，分析比較其中優(yōu)勢(shì)：

[1].避免工件灼傷，磨削時(shí)的瞬時(shí)高溫使工件表層局部組織發(fā)生變化，并在工件表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色的現(xiàn)象。磨削燒傷會(huì)降低材料的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度，燒傷嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)裂紋。零件的磨削會(huì)對(duì)工件造成回火燒傷與淬火燒傷。而硬切加工時(shí)，大量的熱會(huì)被鐵屑帶走，不會(huì)對(duì)工件造成燒傷和裂紋。另外硬切一次裝夾，可同時(shí)加工多個(gè)部分，如外圓，端面，內(nèi)孔等，避免了多次裝夾造成的累計(jì)誤差，所以它的同軸度，垂直度的位置精度就很高。

[2].加工表面質(zhì)量較高，局部的高溫可以軟化切削層，便于切削。刀具硬度高，能起到擠壓的效果。一般車床的加工精度極限是Ra1.6，而硬車可以達(dá)到0.7-0.8，甚至更好，也就實(shí)現(xiàn)了以車代磨的功能。

[3].低成本，較低的加工費(fèi)用，因?yàn)檐嚧布庸は鄬?duì)于鉆床、鏜床、銑床、磨床來說是最經(jīng)濟(jì)的。高效率，車削裝夾快速，一次裝夾可以完成多個(gè)表面的加工，加工時(shí)間可縮短70-80%，因此硬車的加工效率為磨削的3-5倍，而且CNC車床輔助時(shí)間短，一般硬車的綜合效率為磨削的3-5倍。CNC車床投資通常是磨床成本的一半以內(nèi)，設(shè)備成本低、適合柔性生產(chǎn)，更好地適應(yīng)柔性化生產(chǎn)要求；

[4].降低維護(hù)費(fèi)用，節(jié)能環(huán)保，CNC車床和磨床相比占據(jù)更少的空間，在CNC車床上，磨損的CBN刀片可快速更換；硬車削里不需要冷卻液，污染排放量大大減小。

5 結(jié)語

硬態(tài)切削是高速切削技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，隨著CNC技術(shù)，新材料等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，使得硬態(tài)切削成為當(dāng)前關(guān)注的新型加工工藝，它已經(jīng)引起制造業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)的高度重視和極大興趣。但是我們也應(yīng)客觀的對(duì)其進(jìn)行分析，認(rèn)識(shí)到該技術(shù)自身也存在著一些有待深入研究的問題，如高硬材料的切削機(jī)理研究，建立高速切削的數(shù)據(jù)庫，開發(fā)適用于高速加工狀態(tài)的監(jiān)控技術(shù)等，除了加強(qiáng)研究以外，還應(yīng)積極推廣，使這種高效率，綠色的加工工藝更好的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展，硬態(tài)切削技術(shù)將會(huì)發(fā)展的加成熟，并被廣泛應(yīng)用。

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