火后硬車的特點(diǎn)及典型工件的加工方法

董經(jīng)傳

（哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

0 引言

車削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最廣泛的一種工藝手段，在機(jī)械制造中起著非常重要的作用。由于科技的進(jìn)步，現(xiàn)代制造業(yè)中，有許多特殊的工件采用各種高強(qiáng)度、高硬度的工程材料，以前普通的車削方法很難，甚至根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)這些材料的加工要求。如今，由于先進(jìn)超硬刀具的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的普遍使用，使零件的火后硬車成為可能，并在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益。

火后硬車是指采用車削的工藝方法來(lái)加工淬硬鋼工件，以達(dá)到圖紙和技術(shù)要求的工藝方法。由于需要加工的零件形狀和尺寸精度要求較高，它對(duì)機(jī)床和使用的刀具也有較高的要求，目前一般采用數(shù)控車床或者車削加工中心來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文論述的內(nèi)容也都以數(shù)控車床為主。在數(shù)控車床上進(jìn)行火后硬車，通過(guò)編寫合理的加工程序，能輕易地控制加工的線速度、走刀量、切削深度等指標(biāo)。同時(shí)對(duì)工件的內(nèi)孔、外圓及復(fù)雜外形工件一次裝夾完成加工。

隨著新型硬質(zhì)合金刀具、CBN刀具、陶瓷刀具的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床性能的提高，在數(shù)控車及車削加工中心上采用火后硬車已經(jīng)越來(lái)越普及，對(duì)各種淬硬鋼和高硬材料的車削不再是難題，加工精度可達(dá)到精磨的水平。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，火后硬車技術(shù)已被普遍應(yīng)用于機(jī)械加工中，多數(shù)硬車是用來(lái)替代磨削，極大地提高了生產(chǎn)效率。

1 火后硬車的加工特點(diǎn)

1）加工效率和加工精度高。硬車的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磨削，這是因?yàn)橛曹嚳梢圆捎幂^大切削深度和非常高的切削線速度，其金屬切除效率一般比磨削加工高4～6倍。在數(shù)控車編制程序，硬車可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋等形狀的加工，這是普通磨床無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

雖然磨削加工利用設(shè)備的精度優(yōu)勢(shì)，能夠獲得良好的表面精度，但硬車普遍采用CBN或者陶瓷刀片加工，同樣能獲得同等或更低的表面粗糙度。硬車削中產(chǎn)生的大部分熱量被切屑帶走，不會(huì)產(chǎn)生像磨削加工的表面燒傷和裂紋，具有更加優(yōu)良的加工表面質(zhì)量；另外，硬車的輔助準(zhǔn)備時(shí)間短，加工表面尺寸精度和位置精度高。對(duì)于形位公差要求高的零件，火后硬車比磨削加工具有更大的優(yōu)勢(shì)。

2）加工的靈活性大，適合單件小批量生產(chǎn)。數(shù)控車床的投資比磨加工設(shè)備小很多，配套的生產(chǎn)費(fèi)用也較低。車床本身就能實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械零件的加工，是目前加工范圍和應(yīng)用最廣的一種設(shè)備。利用現(xiàn)代CNC數(shù)控車床，及其配備的多種刀具或車削加工中心刀庫(kù)，編寫好加工程序后，能很容易實(shí)現(xiàn)單件和小批量的生產(chǎn)加工。另外火后硬車加工不需要其他特殊裝置，能非常容易實(shí)現(xiàn)各種不同工件之間的加工轉(zhuǎn)換，并且工件裝夾迅速。因此，對(duì)于產(chǎn)品的升級(jí)改進(jìn)，新產(chǎn)品的試制，火后硬車用來(lái)代替磨削加工能發(fā)揮更大的作用。

3）硬車加工具有潔凈、符合環(huán)保要求的特點(diǎn)。火后硬車削是通過(guò)工件高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具從工件上把金屬切削下來(lái)的加工方法。一般情況下，硬車不需要冷卻液，因?yàn)槔鋮s液對(duì)于工件的快速降溫，反而給刀具壽命和工件表面質(zhì)量帶來(lái)不利影響。這有助于消除使用冷卻液引起的破壞環(huán)境的問(wèn)題，降低廢液的處理成本。因此，火后硬車在對(duì)環(huán)保要求嚴(yán)格的歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了更大普及。同時(shí)，硬車削可省去與冷卻液有關(guān)的裝置，降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，形成的切屑干凈清潔，比磨削容易回收處理。

2 SK刀柄外圓及V型槽的火后硬車

SK刀柄是目前數(shù)控銑及加工中心等設(shè)備使用最多的一種工具，圖1是SKJT40刀柄柄部車序尺寸圖，其中φ63.55 mm外圓和兩30°錐面處是數(shù)控機(jī)床機(jī)械手裝卸刀具的重要部位，它的加工精度對(duì)刀柄的性能起著關(guān)鍵的作用。

圖1 SKJ40刀柄柄部車序尺寸圖

2.1 原加工工藝

（1）工件兩端用頂尖頂起，粗磨φ63.55 mm外圓至φ63.65 mm，精磨mm至尺寸；

（2）用60°成型砂輪對(duì)準(zhǔn)V型槽中心，磨兩30°錐面見亮；

從上面的工藝分析中可以看出，磨序加工需要先修整出60°成型砂輪磨V型槽，由于砂輪的脫粒，V型槽的角度和位置尺寸很難保證精度要求，經(jīng)常超差，而且兩個(gè)R0.4也無(wú)法加工。為保證位置尺寸mm和外圓尺寸φ72.3±0.05 mm需要多次裝夾加工，若砂輪脫粒就會(huì)影響錐面30°±7′30″的精度。因此在磨序加工中，需要反復(fù)修整成型砂輪，并要進(jìn)行多次測(cè)量，以保證相關(guān)尺寸的精度，加工效率和精度非常低。

2.2 火后硬車工藝

火后硬車在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，解決了以前很多磨削加工的低效率和無(wú)法保證形位公差的問(wèn)題。圖1所示的SK40刀柄，機(jī)械手夾持部位采用數(shù)控車火后硬車的方法，很好地保證了圖紙的各項(xiàng)技術(shù)要求。具體的加工方法如下：在數(shù)控車上工件的定位以7∶24錐面為基準(zhǔn)，需要制作一個(gè)連接主軸的7∶24的錐套，這樣可以很容易保證位置尺寸mm的精度。

由于刀柄的表面淬火硬度在55～60HRC之間，并且φ63.55 mm外圓還要銑出定位鍵槽，加工的刀具應(yīng)選用CBN刀具。刀體可以選用SDNCN，這是一種夾角為55°、左右對(duì)稱的刀具。加工走刀路線可以采用單側(cè)進(jìn)刀的方法，如圖2所示。

圖2 單側(cè)進(jìn)刀方法

圖3

圖4

3 結(jié)語(yǔ)

在德國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造中，火后硬車已經(jīng)被廣泛采用，它們?cè)诘毒?、機(jī)床、汽車等制造領(lǐng)域許多零件加工中都采用硬車工藝，收到良好效果。采用硬車不但大大提高了加工效率，而且加工許多形狀復(fù)雜，精度要求高的工件具有明顯優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橛曹嚰夹g(shù)要求機(jī)床、刀具、工裝及工藝應(yīng)有最佳組合，且對(duì)硬車效果的宣傳推廣不夠等原因，我國(guó)火后硬車的應(yīng)用還不夠廣泛。我們的火后硬車技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距，這就需要我們不斷地摸索、實(shí)踐，同時(shí)多向先進(jìn)國(guó)家學(xué)習(xí)技術(shù)。