硬车削方案PPT学习教案

1、会计学1硬车削方案硬车削方案硬车削的典型应用案例硬车削的典型应用案例硬车削硬车削硬车削的特点（相比磨削）硬车削的特点（相比磨削）硬车削及刀具材料发展简史硬车削及刀具材料发展简史什么是硬车削？什么是硬车削？华菱超硬在硬车削领域的创新华菱超硬在硬车削领域的创新第1页/共40页什么是硬车削？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。第2页/共4

2、0页硬车削的优势特点硬车削的优势特点减少减少加工加工时间时间减少初始减少初始资本投资资本投资加工加工灵活灵活干切干切保护环境保护环境硬车 VS 磨削获得好的表获得好的表面粗糙度面粗糙度第3页/共40页硬车削及刀具材料发展简史硬车削及刀具材料发展简史，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磨削方式。传统的加工工艺是粗车热处理(淬火)磨。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刀片使硬车削硬车削变为可能。第4页/共40

3、页韧性，横向抗弯强度红硬性耐磨性硬质合金陶瓷1.单晶金刚石5.聚晶金刚石6.化学气相沉积金刚石 (厚膜)8.硬质合金9.高速钢7.金属陶瓷3.陶瓷4.高CBN含量0.理想刀具材料2.低CBN含量刀具材料的发展史刀具材料的发展史第5页/共40页其他行业占比8%CBNCBN刀具材料的常见应用领域刀具材料的常见应用领域第6页/共40页刀具材质刀具材质结合剂结合剂CBN含量含量粒度粒度硬度硬度BN-S20TIN76462900-3100BN-S200TIN60242800-3000BN-H11TIN70242800-3000BN-H20TIC80243100-3300BN-H05TIN4512700-

4、2800BN-H10TIN5012700-2800BN-H21AL,TINC60122600-2800BN-H05 C25TIN4512700-2800BN-H10 C25TIN5012700-2800BN-H21 C25AL,TINC60122600-2800华菱硬车用华菱硬车用CBNCBN刀具材质性能刀具材质性能第7页/共40页CBN含量等级 特性方向 刀具材质 承受吃刀深度推荐切削状态低含量 CBN韧性（粗加工）硬度（精加工）BN-S201-10mm断续-连续BN-H201mm中等断续BN-S2001mm连续切削BN-H111mm连续切削硬度韧性BN-H050.2mm连续切削BN-H10

5、0.5mm连续-中断续BN-H210.5mm中断续强断续硬度韧性BN-H05 C250.2mm连续切削BN-H10 C250.5mm连续-中断续BN-H21 C250.5mm中断续强断续华菱硬车用华菱硬车用CBNCBN刀具可承受切削状态刀具可承受切削状态第8页/共40页PCBN刀片紧固坑与槽型刀片 CBN整体聚晶刀片CBN贯穿焊接刀片CBNCBN涂层涂层华菱硬车华菱硬车CBNCBN刀片形式刀片形式第9页/共40页（1）硬车削的稳定性硬车削的稳定性：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

6、削的经济性硬车削的经济性：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：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。硬车削成败关键硬车削成败关键第10页/共40页硬车削的典型应用领域硬车削的典型应用领域第11页/共40页数控车床现用刀片华菱BN

7、-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刀具加工汽车变速箱齿轮轴加工案例第12页/共40页工件名称：传动轴工件材料：20CrMo工件硬度：62-65HRC选用刀片：BN-H10BN-H10 VNGA160408 切削参数：Vc=132m/min,ap=0.1mm,fr=0.15mm/r表面质量：Ra1.6冷却方式：湿切刀具材质刀具材质型号型号切削速度切削速度Vc(m/min)Vc(m/min)平均寿命平均寿命( (件件/ /刃刃) )进口PCBNKBN25M VNGA160408S01225132100华菱P

8、CBNBN-H10 VNGA160408T01535132145华菱华菱BN-H10BN-H10的寿命的寿命比进口刀片高比进口刀片高45%45%！CBNCBN刀具刀具加工汽车变速箱传动轴案例加工汽车变速箱传动轴案例第13页/共40页n断续情况定义断续情况定义硬车削工况条件硬车削工况条件第14页/共40页齿轮内孔加工工况:连续切削 加工材料:20CrMnTi齿轮,硬度:HRC58-62 选用刀片:BN-H05 CNGA120408 切削参数ap=0.1mm,Fr=0.1mm/r,Vc=180m/min,干切刀具材质表面粗糙度刀具寿命华菱BN-H05Ra0.8800件某品牌CBN刀具Ra1.055

9、0件华菱华菱BN-H05BN-H05的寿命比的寿命比进口刀片高进口刀片高45%45%！CBN刀具刀具BN-H05 连续切削齿轮内连续切削齿轮内孔孔第15页/共40页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，轻微断续轻微断续推荐BN-H10牌号，加工案例如下：加工工况：中等断续切削内孔 加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62选用刀片：BN-H10 CCGW09T304切削参数：ap=0.25mm,Fr=0.08mm/r,Vc=135m/min,干切刀具切削速度 刀具寿命效率华

10、菱BN-H10135m/min1000件提高22% 某欧系品牌PCBN 110m/min600件-华菱华菱BN-H10BN-H10的效率比的效率比进口刀片提高进口刀片提高22%22%，寿，寿命提高命提高66%66%CBN刀具刀具BN-H10轻微断续切削齿轮内轻微断续切削齿轮内孔孔第16页/共40页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： 加工工况:强断续切削端面 加工材料:20CrMnTi齿轮,HRC58-62 选用刀片:BN-H21 WNGA080404 切削参数:ap=0.15mm

11、,Fr=0.1mm/r,Vc=117m/min,干切刀具材质刀具寿命最终失效形式华菱 BN-H21600件正常磨损某品牌PCBN100件破损碎裂华菱华菱BN-H21寿命提高了寿命提高了5倍，强断续加工时不崩倍，强断续加工时不崩损、不碎裂损、不碎裂CBN刀具刀具BN-H21强断续精车齿轮端强断续精车齿轮端面面第17页/共40页 加工零件:同步器齿套 加工材料:齿轮钢（HRC58-63） 加工工序:精车齿套槽（连续切削） 刀片材质:BN-H20 VNGA160404S01020 切削参数:ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=170m/min 刀具材质切削速度刀具寿命最终失效形式华菱BN

12、-H20180m/min350件/刃正常磨损某品牌陶瓷刀片120m/min70件/刃崩损华菱刀具寿命提高华菱刀具寿命提高4倍倍！CBN刀具刀具BN-H20硬车同步器齿硬车同步器齿套套第18页/共40页 加工零件:风电轴承42CrMo4,HRC58-62,中等断续切削 选用刀片:BN-H10 RNGN090300 切削参数:ap=1mm(粗),ap=0.15mm(精)Fr=0.45mm/r，Vc=145m/min 干切, 刀具材质切削速度刀具寿命效率华菱 BN-H10145m/min3件/刃提高20%某品牌CBN120m/min2件/刃-加工难点：加工难点：1.风电轴承常用材质50Mn，42Cr

13、Mo，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华菱华菱BN-H10效率提高效率提高20%寿命提高寿命提高50%CBNCBN刀具刀具BN-H10BN-H10硬车风电轴承滚道硬车风电轴承滚道 第19页/共40页轮毂轴承单元内孔和滚道 加工零件：轮毂轴承单元， 硬度：HRC58-62 选用刀片：BN-H10 C25BN-H10 C25 切削参数：Vc=180m/min;Fr=0.1mm/r;ap=0.15mm 粗糙度：Ra0.6Ra0.6CBN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。 华菱涂层华菱涂层CB

14、N刀具加工案例刀具加工案例1 第20页/共40页工件材质：20CrMnTi，HRC5862刀片型号：BN-H05 CNGA120408切削参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r， Vc=180m/min，干切刀具材质表面粗糙度刀具寿命（件数/片）某品牌PCBN刀片Ra1.0550华菱BN-H05Ra0.8800华菱BN-H05 C25（涂层PCBN刀片）Ra0.81200华菱涂层华菱涂层CBN刀具加工案例刀具加工案例2第21页/共40页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

15、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。硬车滚珠丝杠用硬车滚珠丝杠用CBN刀具刀具BN-S20的特的特点点第22页/共40页 加工材料:滚珠丝杠Gcr15 工件硬度:HRC60-62 选用刀片:BN-S20 CN

16、GN120708 切削参数:ap=4.5mm，Fr=0.10mm/r，Vc=95m/min，干切刀具材质切削速度吃刀深度最终失效形式 华菱BN-S2095m/min4.5mm正常磨损某品牌陶瓷刀片65m/min0.5mm破损碎裂BN-S20BN-S20整体式整体式CBNCBN刀具刀具用于轧制丝杠两端大余量硬车：华菱华菱BN-S20吃刀深度可以吃刀深度可以达到达到4.5mm，正常磨损，正常磨损CBN刀具刀具BN-S20材质硬车轧制丝杠两材质硬车轧制丝杠两端端第23页/共40页加工零件:滚珠丝杠螺纹,Gcr15 工件硬度：HRC60-62选用刀片：BN-H10切削参数:Fr=0.10mm/r，Vc

17、=150m/min，干切刀具材质表面粗糙度最终失效形式 华菱BN-H10Ra0.8正常磨损某品牌 PCBN Ra1.2-1.6破损碎裂华菱华菱BN-H10可以使粗糙度可以使粗糙度达到达到Ra0.8，正常磨损正常磨损CBN刀具刀具BN-H10材质硬车滚珠丝杠滚材质硬车滚珠丝杠滚道道第24页/共40页高速钢，High Speed Steel，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，

18、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高速钢本身作为刀具材料，热处理后硬度动辄，热处理后硬度动辄HRC65甚至更高；那么用甚至更高；那么用什么刀具才能加工高硬度什么刀具才能加工高硬度高速钢呢高速钢呢高速钢的加工特点高速钢的加工特点第25页/共40页加工难点：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。加工材料:高速钢 工件硬度:HSD90选用刀片:BN-S20 RCMX120700切削参数:Fr=0.20mm/r,Vc=35m/min,干切刀具材质刀具寿命最终失效形式 华菱BN-S2025正常磨损其他品牌CBN12破损碎裂华

19、菱BN-S20刀具寿命是其他CBN寿命的2倍!CBNCBN刀具刀具BN-S20BN-S20材质硬车高速钢轧辊材质硬车高速钢轧辊第26页/共40页工件材质：工件材质：粉末高速工具钢 （M2、M4、M5、M6）硬硬 度：度：HRC65-HRC68加工难点：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：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B

20、N-H10BN-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。高速钢加工案例一高速钢加工案例一第27页/共40页加工材质：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）高速钢加工案例二高速钢加工案例二第28页/共40页加工难点：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

21、更低。刀具方案：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-H05BN-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。高速钢加工案例二高速钢加工案例二第29页/共40页 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；扁头断续扁头断续外圆齿形断续车削外圆齿形断续车

22、削内孔断续车削内孔断续车削高速钢加工案例三高速钢加工案例三第30页/共40页：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。 加工材料:高耐磨粉末高速钢,HRC65 加工部位:强断续切削外圆 选用刀片:BN-H21 CNGA120408 切削参数:Fr=0.10mm/r,Vc=35-60m/min,ap=0.15mm，干切 刀具材质刀具材质刀具寿命刀具寿命最终失效形式最终失效形式 华菱BN-H215正常磨损其他品牌CBN1破损碎裂：国外品牌

23、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。高速钢加工案例三高速钢加工案例三第31页/共40页镍基合金难加工因素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

24、性有很高的要求。镍基合金喷焊工件的加工特点镍基合金喷焊工件的加工特点第32页/共40页 加工零件：镍基合金喷焊，喷涂厚度2mm，HRC60 选用刀片：BN-S200 切削参数：Fr=0.25mm/r，ap=1.7mm，Vc=120m/min,干切刀具材质刀具材质切削速度切削速度 吃刀深度吃刀深度最终失效形式最终失效形式 华菱BN-S20120 m/min1.7mm正常磨损硬质合金刀片 16 m/min0.6mm破损碎裂BN-S20材质硬车镍基合金喷焊零件案材质硬车镍基合金喷焊零件案例例第33页/共40页 加工零件：液压支柱27SiMn，HRC55左右 选用刀片：BN-S20 CNMN120712 切削参数：ap=1mm，Fr=0.15mm/r， Vc=145m/