滚珠丝杠硬车削工艺的可行性

  一、硬车削工艺的提出及其优势

  随着我国工业飞速发展，对机械零件的性能要求越来越高。为了提高机械零件的耐磨性，延长其使用寿命，很多结构钢零件常常采用淬火处理。但淬火后的零件强度和硬度较高，塑性较差，这给切削加工带来了很大难题。为提高硬材料的加工效率，硬车削（以车代磨）工艺顺势而出，硬车削是指把淬火钢件的车削作为最终加工或精加工的工艺方法。对比磨削工艺，硬车削工艺的优势如下图：

  滚珠丝杠（已基本取代梯形丝杆，俗称丝杆），是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于机床行业、各种工业设备和精密仪器。

  二、冷轧滚珠丝杠硬车削加工问题的提出

  在机械加工中，退火是常见的热处理方法，特别是工件料硬且加工余量大时，传统工艺一般是退火后再进行切削加工，或者采用大余量磨削加工；随着华菱超硬PCBN刀具BN-S20牌号刀头的问世，大余量切削加工热处理后的硬材料工件，改变了传统工艺。省去了退火工艺，消除了退火后再二次淬火的弊端，更解决了采用砂轮进行大余量磨削加工的效率低下难题。

  三、冷轧滚珠丝杠硬车削加工工艺参数

  加工内容：硬车削冷轧丝杠轴承座两端，材料：（中国牌号42CrMo或GCr15），工件硬度HRC60-62；加工余量10mm。

  选用刀片：BN-S20，适合大余量车削加工淬硬钢，可加工硬度范围HRC45-79。

  刀片型号：CNGN120708（轧制丝杠硬车削专用）

  切削参数：ap=8mm，Fr=0.1mm/r，Vc=70-120m/min（根据机床刚性调整）。

  切削方式：干切

  加工效果：刀具成本降低(每根滚珠丝杠的加工成本在0.5元左右)，并且节约了退火工艺和加工时间。

  四、冷轧滚珠丝杠硬车削加工的刀具研究

  （1）粗车冷轧滚珠丝杠刀具：BN-S20牌号是华菱超硬采用纯陶瓷作为结合剂的CBN烧结体，经过高温高压合成，具有更好的抗冲击性能；CBN采用纳米级超细晶粒，其耐磨性能更优异。在加工大余量硬料中，寿命是金属基结合剂CBN刀片的4倍以上。2007年BN-S20发布会上，其在断续车削淬火齿轮外圆加工中，打破了超硬刀具行业CBN刀具不能用于强断续车削淬硬钢的神话，在刀具学术界引起很大的轰动！

  目前，随着我司对于陶瓷结合剂CBN刀具的研究进展，在保留CBN刀具抗冲击性能的基础上，增加了其耐磨性能，表现在大量加工淬火料时，它除了刀具韧性保证的同时，更具有优异的耐磨性能，省去了退火工序和二次淬火的工序，更解决了采用砂 ** 余量磨削加工的困难。

  BN-S20在大余量加工硬料时，实现了“以车代粗磨”，冷轧丝杠硬车加工工艺的出现，取代了传统的退火工序，节省了加工成本，为机械制造厂商取得了巨大的经济效益。

  （2）硬车削滚珠丝杠螺纹滚道刀具：BN-H10定制刀具，此材质耐高温、耐磨性好，可根据滚珠丝杠要求定制刀片，使其效率得到大幅提升。早期磨削滚珠丝杠的加工难点在于螺纹的切削，热处理后的磨削滚珠丝杠硬度HRC60-65，传统工艺一般采用磨削的方法制成螺纹，但磨削效率低，报废率高，影响整体的生产进度。采用BN-H10材质非标刀具以高速Vc=150m/min干切滚珠丝杠螺纹，粗糙度可稳定Ra0.8以内，甚至达到磨削的Ra0.4，并保证0.003mm以内的齿形误差。

  国产刀具制造商需准确把握时代的变化脉搏，不断努力开发，提供可迅速满足日益多样化需求的高品质、高性能刀具产品，凭借长期培养积累的技术实力和最尖端的技术开发能力，不断提供持续性的改进方案，适应当代“高速，精密加工”等切削要求。