硬车削（以车代磨）——淬火钢的切削加工

  以车代磨是近些年渐渐地兴起的新技术应用，硬铣削就是指把淬软钢的铣削做为最后加工或精加工的加工工艺方式。淬火钢就是指金属材料通过淬火后，机构为奥氏体，强度超过HRC50的钢。

  伴随着在我国工业生产迅猛发展，对机械零件的功能需求愈来愈高。为了更好地提升机械零件的耐磨性能，增加其使用期限，许多合金结构钢零件经常选用淬火解决。但淬火后的零件抗压强度和强度较高，可塑性较弱，这就给切削加工产生了难点。

  硬铣削

  一、淬火钢的加工特性：

  （1）强度高、抗压强度高，几乎沒有可塑性：这也是淬火钢的关键切削特性。当淬火钢的强度做到HRC50～60时，其抗压强度可达σb=2100～2600MPa，依照被加工原材料加工性等级分类要求，淬火钢的强度和抗压强度均为9a级，归属于较难切削的原材料。

  （2）切削力大、切削溫度高：要从高韧性和高强度的产品工件上割下切削，其企业切削力可达4500MPa。为了更好地改进切削标准，扩大排热总面积，数控刀片挑选较小的主倾角和副偏角。这时会导致震动，规定要有不错的技术系统软件刚度。

  （3）不容易造成积屑瘤：淬火钢的强度高、延性大，切削时不容易造成积屑瘤，被加工表层可以得到较低的外表粗糙度。

  （4）刃口易崩碎、损坏：因为淬火钢的延性大，切削时切削与刃口触碰短，切削力和切削热集中化在数控刀片刀口周边，易使刃口崩碎和损坏。

  （5）传热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.12W/(m·K)，约为45号钢的1/7。原材料的切削加工性级别是9a级，归属于难以切削的原材料。因为淬火钢的热导率低，切削热难以根据切削带去，切削溫度很高，加速了较大损坏。

  二、淬火钢的热处理加工工艺：

  淬火钢往往具备较好的性能指标，热处理是难以避免的工艺流程，淬火钢普遍的热处理加工工艺包含淬火、淬火、回火。淬火是在在切削加工以前，目地是减少金属复合材料的强度，提升可塑性，便于切削加工或工作压力加工，降低内应力。

  淬火、淬火是一起的，淬火后立即淬火，在精加工以前开展，淬火的目地：使铸铁件得到需要的奥氏体机构，提升产品工件的强度，抗压强度和耐磨性能，为后道热处理做好提前准备等。淬火的目地：主要是清除铸铁件在淬火时需形成的内应力，使铸铁件具备高的强度和耐磨性能外，并具备所须要的可塑性和延展性等。

  淬火钢热处理

  通过热处理以后，产品工件的强度一般在HRC45以上，有的甚至是做到HRC60以上，不一样的产品工件，工作内容不一样，故热处理后的强度也不一样，如汽车变速箱齿轮热处理后的强度一般在HRC58-63中间，回转支承轴承热处理后的强度在HRC47-55中间，滚珠丝杆热处理后的强度一般在HRC60-62中间。

  三、淬火钢的机械设备加工加工工艺：

  淬火钢通过热处理以后需精加工，确保工程图纸规定的规格和外表粗糙度，但热处理后的淬火钢件强度高难度加工，一部分产品工件必须时断时续切削或表层精密度规定高，之前常选用切削方法来提升产品工件精密度，下边就简便详细介绍几类淬火钢的机械设备加工加工工艺。

  齿轮的加工工艺：开料—煅造—淬火—精车—时效处理热处理(淬火 高溫淬火)—镗孔—齿面切削加工--检测进库。

  滚珠丝杆的加工加工工艺：开料—煅造—淬火—切削加工—热处理—切削加工—检测进库。

  汽车半轴的加工加工工艺：开料—煅造—淬火—铣削加工—拉花键轴—热处理—切削加工。

  淬火钢切削加工

  从加工加工工艺看来，以上几类淬火钢件均必须切削加工来确保图纸的尺寸和表面粗糙度规定，齿轮是因为带时断时续切削，车床车刀没法加工；而滚珠丝杆和汽车半轴就归属于表层高精度，选用切削方法来做到表层光滑度。

  四、淬火钢的加工难题：

  （1）淬火钢的粗加工：铣削加工热处理过的齿轮、齿轮的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗氮淬火后，强度一般在HRC55以上，有的硬度做到HRC60乃至HRC65上下。有的齿轮热处理后形变比较严重，尤其是渗氮淬火后的大齿轮、大齿轮（如高铁动车齿轮、工程机械设备大齿轮、重工机械领域用大齿轮等），这种大中型齿轮齿轮淬火后形变量十分大，这就牵涉到淬火钢粗加工。

  （2）淬火钢的时断时续加工：断续切削加工一直是个难点，更何况是动则HRC60上下的高韧性淬火钢。特别是快速铣削淬火钢时，假如产品工件有时断时续切削，数控刀片在时断时续切削淬火钢的时候会遭受每分100次以上的冲击性来进行加工，对数控刀片的耐冲击特性是个较大的试炼。以车辆齿轮加工为例子，淬硬齿轮以车代磨早已成为了一种发展趋势，据统计，做为齿轮产业链的三大销售市场之一，车子齿轮占有了齿轮销售市场总金额的62%，在其中车辆齿轮又占有了车子齿轮市场占有率的62%。换句话说，车辆常用齿轮占据了全部齿轮销售市场近40%的比例，由此可见齿轮针对汽车工业的必要性。尽管淬火钢的以车代磨和硬铣削早已很普及化，但车辆淬硬齿轮加工全过程中依然碰到许多问题，如一些车辆齿轮内螺纹有进油口，数控刀片在高速运行阶段碰到进油口非常容易崩刀、齿轮的形状公差无法确保这些。

  切削工作状况：持续-时断时续-强断续

  （3）淬火钢的切槽加工：如同步控制器滑套齿合槽淬火后的硬铣削加工，尽管数控刀片生产商开发设计出了同步控制器滑套专用型切槽数控刀片，但刀具的使用寿命依然不尽人意。

  （4）淬火钢铣削的光滑度问题：如45号钢淬火后铣削加工一般规定非常好的外表光滑度，Gcr15钢是常见45号钢，淬火后强度一般在HRC62上下，在生产制造加工过称中，因为滚动轴承的精密度和光滑度规定十分高，假如设计方案调节好数控刀片的刀口，应用CBN数控刀片加工淬火钢时铣削光滑度可做到Ra0.4。

  五、淬火钢切削加工实例（典型性零部件——齿轮）

  （1）齿轮的持续切削工作状况：

  加工材料：20CrMnTi齿轮，强度HRC58-62，采用高品质CBN数控刀片材料BN-H05，刀头CNGA120408，切削主要参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min，干切；加工产品工件的外表粗糙度≦Ra0.8，BN-H05材料数控刀片使用寿命>800件，比一般CBN材料数控刀片使用寿命提高45%。

  齿轮的持续切削工作状况

  （2）齿轮的适中时断时续切削工作状况：

  加工原材料：20CrMnTi齿轮，强度HRC58-62，采用国内CBN数控刀片材料BN-H10，刀头CCGW09T304，切削主要参数：ap=0.25mm，Fr=0.08mm/r，Vc=135m/min，干切；BN-H10材料数控刀片的切削速率和使用寿命对比進口PCBN数控刀片均有提高，加工高效率提高22%。

  齿轮的适中时断时续切削工作状况

  （3）齿轮的强时断时续切削工作状况：

  加工原材料：20CrMnTi齿轮，强度HRC58-62，因为强时断时续工作状况，应用一般CBN数控刀片崩刀比较严重，而采用强时断时续优点CBN数控刀片材料BN-H21，刀头WNGA080404，切削主要参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=117m/min，干切，数控刀片使用寿命提高6倍，一切正常损坏。

  齿轮的强时断时续切削工作状况

  伴随着现代化工艺的飞速发展，愈来愈多的淬火钢件发生在机械设备加工生产车间，机械设备生产商一直在找寻效率高成本低的铣削数控刀片，这针对数控刀片领域而言，仅有持续产品研发出性能卓越高品质的刀具材料或数控刀片材料，才可以攻占数控刀片销售市场，并进一步促进国内制造业的发展趋势。