精硬車軸承鋼切削參數(shù)對切削力的影響

各種適宜的硬車刀具（金剛石刀具、CBN刀具、陶瓷刀具以及涂層硬質(zhì)合金刀具等）實現(xiàn)了對淬硬鋼(硬度為45~68 HRC)的硬車削。但金剛石刀具與鐵基材料在高溫下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以一般不用于切削軸承鋼材料；陶瓷、硬質(zhì)合金刀具在切削硬度大于50 HRC的淬硬鋼工件時往往呈現(xiàn)出較弱的切削性能。因此，對于軸承鋼的硬車削適合的刀具材料還是各類CBN刀具。

雖然磨削在相對較高的進給速率下能產(chǎn)生良好的表面精度，但硬車在不使用冷卻劑的條件下，采用較低的切削深度和進給速率（相比磨削），常規(guī)硬車削也能縮減高達60%的加工時間，材料去除率顯著提高，加工表面精度與磨削相當(dāng)甚至更好。另外，多步硬車削操作只需單次設(shè)定就足夠，而磨削需要多次設(shè)定，這也有助于通過硬車削達到高精度。

磨削與硬車

切削參數(shù)是影響切削力的重要因素。切削參數(shù)選擇不當(dāng)，會產(chǎn)生較高的切削力，影響表面加工精度，對刀具以及整個工序都不利。精硬車的切削條件與常規(guī)材料的車削有很大的不同，需要對切削力進行深入研究。

國內(nèi)外大量的研究表明，在硬車削精加工中（切削深度一般小于刀尖圓弧半徑/刀頭半徑），切深抗力（徑向分量）遠大于其他2個方向上的切削力，這有別于傳統(tǒng)切削過程中徑向力只有主切削力的0.3～0.5倍。因此在具有靜、動態(tài)特性的類似加工系統(tǒng)中不能忽視硬車過程中的徑向力。Alexandre對比了不同刀具(陶瓷刀具、不同CBN含量的PcBN刀具)切削軸承鋼時，發(fā)現(xiàn)在三個方向上的切削力中，切深抗力，其次是主切削力和進給抗力。很多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)低速車削條件下，由于低溫以及積屑瘤( BUE)的形成，在硬車過程中會出現(xiàn)較高的切削力。可能是由于高速切削產(chǎn)生較高的切削溫度造成了工件材料的熱軟化，因此切削力會隨切削速度的增加而減小。切削力隨進給速度、切削深度以及刀頭半徑的增加而增加，而且切削深度對切削力的影響，進給量次之，切削速度的影響較小。大量科研人員致力于通過經(jīng)驗公式計算、建立理論模型以及有限元仿真等方法預(yù)測硬車削時產(chǎn)生的切削力，以期實現(xiàn)軸承鋼的精密硬車削技術(shù)。反應(yīng)在實際中就是對切削用量（切削速度、進給量、切削深度/背吃刀量）的優(yōu)化選擇。

1）切削速度的選擇

針對不同的刀具、工件材料，切削速度的選擇各不相同。在硬車削過程中，工件硬度較大，適當(dāng)提高切削速度，有利于加大工件材料的軟化效應(yīng)，減小切削力。但當(dāng)切削速度過高時，較大的切削溫度會加劇刀具的磨損，使加工質(zhì)量下降。當(dāng)出現(xiàn)加熱軟化引起切削力減小時，切削速度會達到臨界范圍，因此，在所選參數(shù)范圍內(nèi)采用中等切削深度以及相對較低且適宜的切削速度，會更節(jié)能，如切削速度為200～250 m/min。

2）進給量的選擇

過大的進給量會會引起切削振動，影響加工表面質(zhì)量，因此應(yīng)選擇較小的進給量，如低速時0.06～0.09 mm/r，高速時不超過0.15 mm/r。

3）切削深度的選擇

切削深度一般為0.10～0.25 mm，切削深度對切削力影響，切削力過大，增大加工變形，影響加工精度。

 來源：軸承雜志社

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