硬车削方案PPT课件

硬车削方案,1,.,硬车削的典型应用案例,硬车削,硬车削的特点（相比磨削）,硬车削及刀具材料发展简史,什么是硬车削？,华菱超硬在硬车削领域的创新,2,.,什么是硬车削？,通常所说的硬车削是指把淬硬钢的车削作为最终加工或精加工的工艺方法。淬硬钢通常指淬火后具有马氏体组织，硬度高，强度也高，几乎没有塑性的工件材料。当淬硬钢的硬度55HRC时，其强度sb约为21002600N/mm2。通常，工件在热处理淬硬之前就已完成粗加工工序，只有精加工在淬硬状态下进行。,3,.,硬车削的优势特点,减少加工时间,减少初始资本投资,加工灵活,干切保护环境,硬车VS磨削,获得好的表面粗糙度,4,.,硬车削及刀具材料发展简史,二十世纪九十年代之前，车削加工在还只是应用于淬火前的粗车加工，淬火后的精加工还是采用磨削方式。传统的加工工艺是粗车热处理(淬火)磨。九十年代初，硬车削真正开始发展。随着机械制造业的不断发展，越来越多的难加工材料，复杂材料出现，传统的刀具材料已经难以胜任，或根本无法实现对高强度，高硬度材料的加工。而现代的刀具材料如陶瓷刀片、PCBN刀片使硬车削变为可能。,5,.,韧性，横向抗弯强度,刀具材料的发展史,6,.,其他行业占比8%,CBN刀具材料的常见应用领域,7,.,华菱硬车用CBN刀具材质性能,8,.,华菱硬车用CBN刀具可承受切削状态,9,.,PCBN刀片,紧固坑与槽型刀片,华菱硬车CBN刀片形式,10,.,（1）硬车削的稳定性：在连续硬切削齿轮断面或内孔已经不是难题；但在断续切削，深孔加工，仿形切槽时由于工艺工况复杂，更考验硬车机床、工装夹具、刀具材料、方案设计。（2）硬车削的经济性：并不是任何时候硬车削都会比磨削成本低，有些时候，采用专用设备或专用磨削砂轮进行加工效率更高，成本更低。所以在硬车削项目评估时，需要综合对比各种工艺的节拍、效率、投资。（3）硬车削粗糙度：常见材质有20CrMnTi，16Mn5，42CrMo等，热处理后硬度达到HRC58-62，一般工艺要求粗糙度Ra0.8以内，有的需要Ra0.4；华菱CBN刀片完全能够达到要求，而且华菱的修光刃设计和涂层方案可进一步提高加工质量、延长刀具耐用度。,硬车削成败关键,11,.,硬车削的典型应用领域,12,.,数控车床,现用刀片华菱BN-H10,数控车床,数控车床,一次装夹全部完成加工,原用刀片京瓷KBN25M,加工前,加工后,中等断续,CBN刀具加工汽车变速箱齿轮轴加工案例,13,.,工件名称：传动轴工件材料：20CrMo工件硬度：62-65HRC选用刀片：BN-H10VNGA160408切削参数：Vc=132m/min,ap=0.1mm,fr=0.15mm/r表面质量：Ra1.6冷却方式：湿切,华菱BN-H10的寿命比进口刀片高45%！,CBN刀具加工汽车变速箱传动轴案例,14,.,断续情况定义：强断续是断续槽夹角40，或者有2-4断续孔；轻断断续是指断续槽夹角90，或者只有1个断续孔。,硬车削工况条件,15,.,齿轮内孔,华菱BN-H05的寿命比进口刀片高45%！,CBN刀具BN-H05连续切削齿轮内孔,16,.,带有键槽的齿轮内孔,对于加工带有键槽的齿轮内孔，加工时会对刀具有较大的冲击，属于断续切削工况，华菱超硬针对这种断续精加工工况，根据硬车机床的刚性断续的程度，轻微断续推荐BN-H10牌号，加工案例如下：,华菱BN-H10的效率比进口刀片提高22%，寿命提高66%,CBN刀具BN-H10轻微断续切削齿轮内孔,17,.,有群孔的齿轮端面,当齿轮端面有群孔时，加工过程中会对刀具产生强烈的冲击，属于强断续加工工况，华菱超硬BN-H21是专门针对强断续研制的刀具材质，加工案例如下：,华菱BN-H21寿命提高了5倍，强断续加工时不崩损、不碎裂,CBN刀具BN-H21强断续精车齿轮端面,18,.,华菱刀具寿命提高4倍！,CBN刀具BN-H20硬车同步器齿套,19,.,加工难点：1.风电轴承常用材质50Mn，42CrMo，淬火后硬度为HRC50以上，工件表面存在断续切削；2.一般淬火后硬车余量较大，约为26mm,华菱BN-H10效率提高20%寿命提高50%,CBN刀具BN-H10硬车风电轴承滚道,20,.,轮毂轴承单元内孔和滚道,CBN刀片涂层后，平滑涂层与CBN母材完美结合，可获得更优异的切削性能，提高加工精度和寿命。,华菱涂层CBN刀具加工案例1,21,.,华菱涂层CBN刀具加工案例2,22,.,随着切削技术的不断发展，人们研制出可“以车代磨”的刀具材料立方氮化硼刀具，传统的立方氮化硼刀具在粗车加工滚珠丝杠滚道时和滚珠丝杠之间具有一定的压应力，并且立方氮化硼刀具的主副偏角均切削，造成刀具容易崩口，碎裂。直到华菱超硬研制出非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号，使粗车滚珠丝杠刀具容易崩口，碎裂的问题得到解决。,华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号加工滚珠丝杠的优势：（1）硬度高，耐磨性和耐热性好；（2）抗冲击性强，避免了刀具崩口，碎裂的问题；（3）高速切削效率高；（4）干式切削减少环境污染；（5）刀具寿命长，一般是传统立方氮化硼刀具的1.5-2倍。,硬车滚珠丝杠用CBN刀具BN-S20的特点,23,.,BN-S20整体式CBN刀具用于轧制丝杠两端大余量硬车：,华菱BN-S20吃刀深度可以达到4.5mm，正常磨损,CBN刀具BN-S20材质硬车轧制丝杠两端,24,.,华菱BN-H10可以使粗糙度达到Ra0.8，正常磨损,CBN刀具BN-H10材质硬车滚珠丝杠滚道,25,.,高速钢，HighSpeedSteel，一般简写作HSS，是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，也是目前黑色金属材料中，淬火热处理后硬度最高的材料之一，它的主要用途是用来制作金属加工切削刀具、冷挤压模具及冷墩压模具、轧辊等；硬度一般在HRC65-HRC68；加工此高硬度高速钢及粉末高速钢，华菱积累了大量的案例和加工经验。,高速钢本身作为刀具材料，热处理后硬度动辄HRC65甚至更高；那么用什么刀具才能加工高硬度高速钢呢,高速钢的加工特点,26,.,加工难点：（1）硬度高，（2）加工余量大（3）切槽切削阻力大（4）部分有断续切削冲击，刀片易崩刃。,华菱BN-S20刀具寿命是其他CBN寿命的2倍!,CBN刀具BN-S20材质硬车高速钢轧辊,27,.,工件材质：粉末高速工具钢（M2、M4、M5、M6）硬度：HRC65-HRC68,加工难点：原试用某进口品牌刀片，效果不理想，主要表现在粗加工时刀片寿命很短，分析原因是真空热处理后，内孔壁有微变形，导致加工的时候出现断续车削打刀的情况，刀片损耗极大。工艺方案：客户在加工一款淬火热处理后硬度HRC67-HRC65的粉末高速钢模具，用CBN刀片，上表面出现高温脱层造成月牙洼磨损严重，只能加工1件。最后尝试刀具材质BN-H10（能承受中等断续切削的刀具材质牌号），切削效果很好，并改为R1.6的刀尖圆弧，一个刀头加工3-5个工件，客户满意。,高速钢加工案例一,28,.,加工材质：HRC67度左右的高速钢（进口粉末高速钢材料）,加工工艺顺序：,加工难点（见下页）,高速钢加工案例二,29,.,加工难点：a由于切削温度高，目前用的CBN刀具在使用时，CBN切削刃经常掉刀头（如右图）。b刀具寿命太低，在600转/分情况下，精车0.02mm，光洁度很快变差，换刀频次高，刀具最大使用寿命为37件。切削速度改为1000转/分，表现光洁度较好，但刀具寿命更低。,刀具方案：1.刀具结构重新设计：由于高速钢加工硬度高，鉴于客户以前采用的非标槽刀加工，刚性不足，刀具受热后经常出现掉刀头现象，所以改为标准槽刀刀片结构（如右图）；2.刀具材质：刀具牌号选更耐高温切硬度更高的刀具牌号BN-H05，客户使用正常，没有再出现切削尺寸和粗糙度不稳定的情况；客户对刀具的耐用度和使用成本非常满意。,高速钢加工案例二,30,.,机床：OKUMA零件材料：进口高速钢（热后硬度HRC63-65）；加工难点：1.断续切削（如图齿型，扁头）如图2.尺寸公差极其严格0.005mm；,扁头断续,外圆齿形断续车削,内孔断续车削,高速钢加工案例三,31,.,经验总结：1.加工超高硬度零件，且有断续切削工况严重的，切削速度不宜过大。2.如果尺寸公差小于0.01，一般需要冷却，否则尺寸热胀冷缩不稳定，BN-H21和BN-H10牌号CBN可接受风冷或均匀充分的油性冷却液。,试切数据：国外品牌均崩损严重无法正常进行，华菱的正常磨损，客户满意。后续考虑涂层，可进一步提高切削效率或寿命。,高速钢加工案例三,32,.,镍基合金难加工因素（1）切削力比45号钢高50%，加工后表面层的加工硬化及残余应力大，硬化程度可达200%500%，刀尖及边界磨损极其严重，副后刀面的沟纹磨损也极易发生；（2）导热系数是45钢的1/51/2，切削温度高；（3）与刀具的粘结倾向大，极易产生积屑瘤，影响被加工工件的加工表面质量；（4）合金中金属碳化钨、金属间化合物等硬质点，对刀具有强烈的颗粒冲击。（5）堆焊/喷焊镍基合金粉末之后的工件表面高低不平，对刀具的抗冲击韧性有很高的要求。,镍基合金喷焊工件的加工特点,33,.,BN-S20材质硬车镍基合金喷焊零件案例,34,.,激光熔覆工件的加工难点：1.激光熔覆工件硬度高，一般在HRC50以上；2.零件复杂，没有相对应的磨床进行加工；3.余量大，加工工况属于断续切削,BN-S20效率提高11倍,BN-S20硬车激光熔覆液压支柱案例,35,.,BN-S200材质铣削模具案例,36,.,断屑槽刀片,1.断屑槽刀片：优异的断屑性能，避免切屑缠绕工件或刀具，保证良好的工件表面质量和刀具使用寿命。,切屑（不带断屑槽的刀片）,切屑（带断屑槽的刀片）,华菱刀具在硬车