建材产业|创新将促进硬车加工市场持续增长

   更新日期:2018-07-05     来源:建材之家    作者:建材之城    浏览:49    评论:0    
核心提示:对淬硬零件的需求总是无处不在。市场力量显示消费者总期望所有产品经久耐用,从汽车发动机到淬硬轮盘传动轴,无不如此。对渴望获得竞争优势的机加工车间而言,目标是如何优化这些零件的制造流程。传统上淬硬零件受制于磨削工序,但车削正在成为一种更具成本效率也更受欢迎的替代选择。 具体原因有很多。例如,硬零件车削工序原则上类似常规的“软”车削,所以使用同样的数控车床或车削中心,可实现真正的

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建材之城讯:对淬硬零件的需求总是无处不在。市场力量显示消费者总期望所有产品经久耐用,从汽车发动机到淬硬轮盘传动轴,无不如此。对渴望获得竞争优势的机加工车间而言,目标是如何优化这些零件的制造流程。传统上淬硬零件受制于磨削工序,但车削正在成为一种更具成本效率也更受欢迎的替代选择。

具体原因有很多。例如,硬零件车削工序原则上类似常规的“软”车削,所以使用同样的数控车床或车削中心,可实现真正的加工灵活性。这些都促进了硬车加工在所有工业领域内迅速推广。目前,硬车加工最常用于加工表面硬度范围介于55到68HRc的后热处理零件,通常涉及硬化合金钢、工具钢、表面硬化钢、超合金、氮化铁和硬铬涂层钢。所以汽车行业显然会存在很多硬车加工应用,包括传动齿轮、喷油泵喷嘴、轴承座圈、转向齿轮、制动盘、车轴、凸轮轴、阀座、活塞和缸套等,不一而足。该行业所面临的挑战是在加工这些淬硬零件时获得最具成本效益的零件表面。刀具及其应用方面的新进展,使机加工车间获益菲浅,通过创新性的刀片材质、槽形、设计、定位以及夹紧,正在将硬车加工提升到更高的水平。机床在硬车加工领域起着重要的作用,但毫无疑问,切削刀具的加工能力是加工能够取得成功的决定性因素。

点睛之笔

由于硬车加工领域的大多数工序是精加工,这就需要更高的尺寸、形位和表明光洁度公差。刀具过度磨损的第一个指标通常是降低这些公差,所以选择正确的切削刀具及正确的应用就变得更为重要。大多数硬车零件的精度要求约为10-12微米,表面粗糙度要求介于Rz0.8和6.3之间。

一般来说,材料越硬,切削速度就越低,且刀具寿命也越短。当零件硬度超过一定限度时,就需要选用更硬的刀具材料。在较低的硬度范围(45-50HRc)内,较硬的硬质合金材质表现令人满意,能够提供良好的成本效率,但对于更常见的硬度范围(55-65HRc),硬质合金材质一般不是实用的解决方案。

当工件材料硬度超过55HRc时,CBN切削刃的属性使其在大多数应用中表现优异。此外,CBN材质具有良好的韧性范围,这使其不仅非常适于精加工工序,而且也是粗加工以及连续与断续切削的良好选择。

刃口处理大有裨益

刃口处理对确保硬车加工的成功至关重要。例如,切削刃的倒角角度对其韧性具有相当大的影响。用于硬车加工的所有刀片均应有倒角,因为对保证刀具性能而言,这是一项很重要的特性。倒角由宽度和角度确定,其中倒角可以为锋利或做珩磨处理。目前存在多种不同的倒角类型,但是珩磨的S形刃口可保护刃线防止崩碎和破裂。同样,S形刃口更能够适合间断切削和获得更大的切削深度,这样就使其成为硬车加工的首选。

CBN刀片的切削刃包含三个变量:倒角角度、倒角宽度和刃口半径。它们都会对工艺、零件及刀片自身产生影响。倒角角度越大,越多的切削力就被定向至刀片,由此使切削刃得到强化。这样的结果是产生适合脆硬刀具材料属性的压缩力。此外,针对实际加工工序正确设计的切削刃倒角也有助于消除刀具的月牙洼磨损。

山特维克可乐满最近在CBN材质方面取得了显著进展,这些进展为进一步减少刀具磨损、改进切削刃安全性、扩展应用范围以及获得更高的进给率和切削速度提供了诸多手段。

剑走偏锋

目前有许多制造商已采用了这些创新性材质,其中就包括总部位于美国的ArvinMeritor,这家顶级制造商主要生产卡车、拖车和特种车辆的重型汽车零部件,比如很多经过硬化处理的动力传动系统零件和刹车零件。在这里,CB7025刀片上的切削刃倒角对硬零件车削的性能产生了巨大影响。ArvinMeritor想要改进齿轮轻型粗加工,这些齿轮用表皮硬化至60-62HRc的8620合金钢制成,其中较短的刀具寿命常会导致许多问题。相关的干切削测试在MoriSeiki数控车床上进行,这家公司在需要更换刀具之前可获得8个成品零件(ArvinMeritor采用一把刀具,经过两次走刀)。但是,在换用CB7025后,山特维克可乐满的工程师建议采用配备粗加工和精加工刀具的双切削组合。前者粗加工内径孔和精加工表面,而后者则只精加工内径。

其结果是缩短了切削时间,并使刀具寿命延长5倍。ArvinMeritor现在可获得50多个零件,在需要更换刀具之前能够完成整批的零件处理。总之,该解决方案使这家公司每年可节约10万多美元和200个工时以上的生产时间。

CBN刀片可提供富有潜力的成本节约以及更快的生产周期,由此使硬车加工成为磨削工序名副其实的替代选择。很容易为大多数车间所吸收。再辅以正确的机床、加工策略和刀具组合选择,硬零件车削就能够快速地提高各种小公差应用的收益率。

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