精硬車(chē)軸承鋼切削參數對切削力的影響

精硬車(chē)軸承鋼切削參數對切削力的影響

各種適宜的硬車(chē)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(shí)現了對淬硬鋼(硬度為45~68 HRC)的硬車(chē)削。但金剛石刀具與鐵基材料在高溫下會(huì )發(fā)生化學(xué)反應，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(shí)往往呈現出較弱的切削性能。因此，對于軸承鋼的硬車(chē)削最適合的刀具材料還是各類(lèi)CBN刀具。

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

磨削與硬車(chē)

切削參數是影響切削力的重要因素。切削參數選擇不當，會(huì )產(chǎn)生較高的切削力，影響表面加工精度，對刀具以及整個(gè)工序都不利。精硬車(chē)的切削條件與常規材料的車(chē)削有很大的不同，需要對切削力進(jìn)行深入研究。

國內外大量的研究表明，在硬車(chē)削精加工中（切削深度一般小于刀尖圓弧半徑/刀頭半徑），此時(shí)切深抗力（徑向分量）遠大于其他2個(gè)方向上的切削力，這有別于傳統切削過(guò)程中徑向力只有主切削力的0.3～0.5倍。因此在具有靜、動(dòng)態(tài)特性的類(lèi)似加工系統中不能忽視硬車(chē)過(guò)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(shí)，發(fā)現在三個(gè)方向上的切削力中，切深抗力最大，其次是主切削力和進(jìn)給抗力。很多研究學(xué)者發(fā)現低速車(chē)削條件下，由于低溫以及積屑瘤( BUE)的形成，在硬車(chē)過(guò)程中會(huì )出現較高的切削力?？赡苁怯捎诟咚偾邢鳟a(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(huì )隨切削速度的增加而減小。切削力隨進(jìn)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最大，進(jìn)給量次之，切削速度的影響較小。大量科研人員致力于通過(guò)經(jīng)驗公式計算、建立理論模型以及有限元仿真等方法預測硬車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力，以期實(shí)現軸承鋼的精密硬車(chē)削技術(shù)。反應在實(shí)際中就是對切削用量（切削速度、進(jìn)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(chē)削過(guò)程中，工件硬度較大，

適當提高切削速度，有利于加大工件材料的軟化效應，減小切削力。但當切削速度過(guò)高時(shí)，較大的切削溫度會(huì )加劇刀具的磨損，使加工質(zhì)量下降。當出現加熱軟化引起切削力減小時(shí)，切削速度會(huì )達到臨界范圍，因此，在所選參數范圍內采用中等切削深度以及相對較低且適宜的切削速度，會(huì )更節能，如切削速度為200～250 m/min。

2）進(jìn)給量的選擇

過(guò)大的進(jìn)給量會(huì )會(huì )引起切削振動(dòng)，影響加工表面質(zhì)量，因此應選擇較小的進(jìn)給量，如低速時(shí)0.06～0.09 mm/r，高速時(shí)不超過(guò)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最大，切削力過(guò)大，增大加工變形，影響加工精度。

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