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PCBN刀具在活塞銷(xiāo)加工中“以車(chē)代磨”中的應(yīng)用
（作者未知） 2009/3/21
PCBN刀具在活塞銷(xiāo)加工中“以車(chē)代磨”中的應(yīng)用
摘 要：在進(jìn)行280活塞銷(xiāo)的批量試制過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)效率，我們調(diào)研選擇使用了PCBN刀具。經(jīng)過(guò)不斷的摸索，基本掌握了應(yīng)用PCBN刀具提高活塞銷(xiāo)加工效率所需的一些基本條件（如加工系統(tǒng)剛性、刀具幾何角度、切削參數(shù)等）以及一些特殊問(wèn)題的處理。 “以車(chē)代磨”，對(duì)加工高硬度淬火件具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，推廣應(yīng)用PCBN刀具，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增加效益，而且還能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：PCBN刀具 以車(chē)代磨 硬質(zhì)零件 切削參數(shù) 280活塞銷(xiāo) 推廣使用
一、問(wèn)題的提出
一直以來(lái)，硬質(zhì)零件精加工主要是采用磨削加工方法。配件分廠(chǎng)在280活塞銷(xiāo)開(kāi)發(fā)試制過(guò)程中，加工活塞銷(xiāo)外圓和內(nèi)孔時(shí)，為了方便熱處理控制及降低熱處理變形帶來(lái)的影響，在精磨工序前增加半精加工是非常必要的。而此時(shí)活塞銷(xiāo)已經(jīng)進(jìn)行了淬火處理，外圓硬度達(dá)到HRC58以上，內(nèi)孔硬度也在HRC45左右，試制時(shí)采用外圓磨床及內(nèi)圓磨床分別對(duì)外圓、內(nèi)孔進(jìn)行粗磨加工。這種加工方式加工時(shí)間長(zhǎng)（達(dá)3小時(shí)），能源消耗大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，因此工效低，尤其是磨削內(nèi)孔時(shí)更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為提高活塞銷(xiāo)的加工效率，我們把目光轉(zhuǎn)向了PCBN刀具。
二、PCBN刀具的優(yōu)越性
聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具具有優(yōu)良的性能，總體概括起來(lái)就是“加工范圍廣、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)”。在刀具行業(yè)中，PCBN刀具的發(fā)展很快，形成了PCBN的專(zhuān)業(yè)化、系列化、規(guī)�；�，廣泛運(yùn)用于機(jī)械、化工、航天、船舶、電子等行業(yè)。
PCBN刀具的出現(xiàn)，使車(chē)削加工代替磨削加工成為了可能。據(jù)資料顯示，采用PCBN刀具加工出來(lái)的零件甚至可以獲得采用最優(yōu)的磨削加工才能獲得的零件尺寸及外形精度。分廠(chǎng)在進(jìn)行280活塞銷(xiāo)小批量試制的時(shí)候，為了提高生產(chǎn)效率，積極聯(lián)系廠(chǎng)家購(gòu)買(mǎi)PCBN刀具，經(jīng)過(guò)實(shí)際的使用和摸索。終于讓我們對(duì)PCBN刀具有了初步的認(rèn)識(shí)。
1、PCBN刀具的性能特點(diǎn)：
1). 具有較高的硬度和耐磨性：PCBN刀具的硬度略低于金剛石，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它高硬度材料，并且具有較高的耐磨性，特別適合加工高硬度材料，尤其是高硬淬火工件，在HRC45～70的硬度范圍內(nèi)的工件它都可以進(jìn)行有效的切削加工。
2). 具有很高的熱穩(wěn)定性：PCBN刀頭在800℃時(shí)的硬度還高于陶瓷和硬質(zhì)合金的常溫硬度，在高溫狀態(tài)下的切削性能十分穩(wěn)定，因此PCBN刀具可以用比硬質(zhì)合金刀具高3～5倍的速度來(lái)高速切削高溫合金和淬硬鋼，并保持切削性能基本不變。
3). 具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性：PCBN刀具在高溫狀態(tài)下不與鐵系材料發(fā)生反應(yīng)，并對(duì)各種材料的粘結(jié)、擴(kuò)散作用比硬質(zhì)合金小得多，這一點(diǎn)使其應(yīng)用效果更加突出，尤其在加工過(guò)程中對(duì)提高、穩(wěn)定加工面的質(zhì)量尤為重要，甚至能夠達(dá)到磨削加工的表面粗糙度。
4). 具有較好的導(dǎo)熱性，因此PCBN刀具比較適合精加工。
5). 具有較低的摩擦系數(shù)，隨著切削速度的提高，摩擦系數(shù)是減少的，因此PCBN刀具適合高速切削加工。
6). PCBN刀具切削淬硬鋼時(shí)的金屬軟化效應(yīng)，由于高溫高速切削產(chǎn)生的熱量使切削層金屬軟化、硬度降低而易于切削加工，實(shí)驗(yàn)證明，產(chǎn)生金屬軟化效應(yīng)的條件是工件的硬度大于HRC50。
三、PCBN刀具在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)
從以上幾點(diǎn)可以看出PCBN刀具與一般的普通刀具相比具有許多的優(yōu)越性，很適合于活塞銷(xiāo)的加工，對(duì)提高加工效率有很大的助益。因此，在280活塞銷(xiāo)批量試制階段，我們就決定應(yīng)用PCBN刀具。下面談?wù)勗搼?yīng)用過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)。
1.應(yīng)用PCBN刀具進(jìn)行加工，首先要保證加工系統(tǒng)有足夠的剛性。
由于PCBN刀具適合于高速切削，因此系統(tǒng)剛性不足會(huì)極大影響加工質(zhì)量和加工效率，甚至可能取得適得其反的結(jié)果。在加工280活塞銷(xiāo)內(nèi)孔時(shí)，我們選擇了CA6140車(chē)床，以利用其裝用的φ380卡盤(pán)能夠?qū)⒐ぜ䦅A持更多，同時(shí)輔以中心架，較好的增加了加工系統(tǒng)剛性。最初，采用總長(zhǎng)300mm的刀桿（伸出長(zhǎng)度230mm），以圖一次將φ40×220長(zhǎng)的內(nèi)孔一次裝夾完成加工，但是應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)由于刀桿太長(zhǎng)，剛性不足，導(dǎo)致內(nèi)孔加工質(zhì)量不盡人意，而且PCBN刀具磨損較為嚴(yán)重。后來(lái)改為總長(zhǎng)246mm（伸出長(zhǎng)度128mm）的短刀桿，采用兩頭接平車(chē)的方式加工，很好的解決了上述問(wèn)題。雖然兩頭車(chē)并接平，增加了裝夾次數(shù)，還有壓表找正、接平，這些都降低了一些效率，但是能更好保證加工質(zhì)量，而且相對(duì)于磨內(nèi)孔（也是兩頭接平）來(lái)說(shuō)，其加工效率數(shù)倍提高。
從以上過(guò)程可以看出，在應(yīng)用PCBN刀具進(jìn)行加工時(shí)，對(duì)加工系統(tǒng)的剛性進(jìn)行優(yōu)化是非常（未完，下一頁(yè)）
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