自20世紀(jì)80年代末以來，用硬車削取代磨削加工的例子已經(jīng)有很多記載。諸如單件成本低、工藝柔性和環(huán)保等優(yōu)勢(shì)通常被用于闡述采用硬車削的理由。硬車削持續(xù)地以可喜的兩位數(shù)增長(zhǎng)。在大多數(shù)“世界級(jí)”制造組織中，硬車削已經(jīng)以這樣或那樣的形式被接受和實(shí)施。

　　作為一種被接受的加工技術(shù)，期望硬車削取得的進(jìn)展是與所有其它加工工藝一致的。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，削減每個(gè)零件總成本的壓力不斷地向生產(chǎn)施加。因此高生產(chǎn)率加工現(xiàn)在正是PCBN刀具發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。

　　本文著眼于諸如插車和修光刃技術(shù)等高效刀具理念并揭示了這兩種理念的機(jī)會(huì)。通過使用實(shí)際加工案例和表面粗糙度、加工節(jié)拍、精度的比較，突出了這些不同加工理念的實(shí)際能力。

　　硬車削是一種被接受的精加工淬硬工件材料的加工工藝。與其它加工技術(shù)相比，它具有柔性、高效和經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)。自從它推出以后，隨著機(jī)床制造商協(xié)助、PCBN新材質(zhì)等級(jí)的研發(fā)和刀具制造方法的改進(jìn)，硬車削不斷獲得顯著的性能提高。

　　傳動(dòng)零件是容易進(jìn)行硬車削的，而本文中的汽車同步嚙合齒輪使用不同的刀具理念進(jìn)行加工(零件材質(zhì)：淬硬鋼；硬度：60HRC；加工工序：車削端面、外圓和內(nèi)孔；刀具材料：Secomax CBN100；刀片型號(hào)：TNGN110308S；切削速度：200m/min；進(jìn)給量：0.015～0.04mm/r；切削深度：0.15mm；冷卻液：有；結(jié)果：23臺(tái)磨床被4臺(tái)CNC車床替代)。盡管幾年前硬車削的選擇是相當(dāng)有限的，但正如本文所示，如今可供選擇的數(shù)量很多。因此，加工工藝應(yīng)該圍繞用戶的需求、機(jī)床的技術(shù)并根據(jù)用戶的產(chǎn)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是非常重要的。

　　硬車削的基本技術(shù)

　　當(dāng)談到硬車削基本技術(shù)時(shí)，參考基準(zhǔn)是在標(biāo)準(zhǔn)的刀桿上使用標(biāo)準(zhǔn)的ISO刀片幾何角度來加工淬硬零件，生成需要的零件廓形。同步嚙合齒輪的加工過程通常涉及多種加工，如車內(nèi)孔、車端面、反車端面和車削錐面。自從能一次裝夾完成零件加工后，與磨削相比，直接的好處是減少了因位置精度超差而使零件報(bào)廢。尺寸精度和表面粗糙度可通過調(diào)整加工參數(shù)而得到滿足。零件夾持和機(jī)床穩(wěn)定性也有很重要的作用。自20世紀(jì)80年代末以來，這種技術(shù)已經(jīng)使用得非常成功，而且繼續(xù)是代替磨削加工的基礎(chǔ)。

　　高生產(chǎn)率加工技術(shù)

　　對(duì)于所有發(fā)展中的技術(shù)，一旦基本概念已經(jīng)被接受，不可避免會(huì)出現(xiàn)改型的理念。就硬車削而言，當(dāng)前強(qiáng)調(diào)提高生產(chǎn)率。很有趣的是，一種工藝是低進(jìn)給加工，大家期望的另一種工藝是高進(jìn)給精加工技術(shù)。

　　插車技術(shù)

　　插車實(shí)質(zhì)上是使用相當(dāng)一部分的切削刃長(zhǎng)度來生成加工表面。這個(gè)理念不是完全新的，因?yàn)樗�已�?jīng)被非常成功地用于插車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的閥座。但是，隨著世界上第一款且目前唯一的用于精加工的整體式PCBN材質(zhì)牌號(hào)CBN100的開發(fā)成功，插車的理念擴(kuò)張到了其它應(yīng)用領(lǐng)域。整體式CBN100的經(jīng)濟(jì)性好出很多，譬如一片三角形的刀片為插車提供六個(gè)切削刃，這使得該產(chǎn)品對(duì)于插車加工和傳統(tǒng)車削技術(shù)都非常理想。

　　與傳統(tǒng)硬車削相比，主要優(yōu)勢(shì)是縮短加工節(jié)拍(大概在75%～90%之間)。

　　該工藝依靠很多關(guān)鍵因素：首先，為獲得良好的表面粗糙度和最長(zhǎng)的刀具壽命，刀片切削刃的質(zhì)量非常重要。它也是提高切削速度和降低進(jìn)給量所必須的。這減少了切削力，確保極佳的尺寸精度。為了維持尺寸精度，在切削的最后2～3轉(zhuǎn)，刀片允許沒有進(jìn)給。為了避免切削刃廓形影響表面粗糙度，作了一個(gè)小的軸向移動(dòng)。隨著這些技術(shù)的應(yīng)用和有一個(gè)良好的機(jī)床設(shè)置，獲得一致性很高的表面粗糙度和零件精度是可行的。在齒輪車削中，插車已經(jīng)被用于加工齒面和同步嚙合錐面。已經(jīng)用PCBN插車加工的最大長(zhǎng)度是16mm。

　　修光刃技術(shù)

　　修光刃技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具中被嘗試和試驗(yàn)。使用修光刃刀片的優(yōu)勢(shì)是在更高的進(jìn)給量下的加工能力。實(shí)際上修光刃的原理就是在刀尖圓弧之后放置一個(gè)大圓弧或一系列大圓弧。由于接觸區(qū)域更寬且縮小硬車削生成的表面粗糙度的波峰和波谷的比值，這使得刀片具有與大圓弧或圓刀片相同的效果。這也使得進(jìn)給量增加后表面粗糙度不會(huì)變差。

　　隨著刀具制造技術(shù)的進(jìn)步，把這個(gè)原理用于PCBN刀片是可行的。把修光刃技術(shù)用于硬車削的好處有兩個(gè)方面：首先是提高生產(chǎn)率，其二是縮短接觸時(shí)間并提供更長(zhǎng)的刀具壽命。在齒輪加工中，修光刃刀片通常被用于加工內(nèi)孔。

　　PCBN修光刃技術(shù)方面最新的進(jìn)展之一是Secomax CBN100 Crossbill?修光刃刀片的開發(fā)。這種獨(dú)特的刀片把整體式PCBN和分左右手的修光刃設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起。直到最近，整體式PCBN刀片上的修光刃設(shè)計(jì)使其朝向臺(tái)階加工的能力收到限制。這是由于一個(gè)切削刃上的修光刃設(shè)計(jì)與對(duì)邊刀尖圓角的設(shè)計(jì)相反。CBN100 Crossbill?刀片的推出已經(jīng)解決了這個(gè)問題。CBN100 Crossbill?既供應(yīng)右手型式也供應(yīng)左手型式的刀片。它能用于朝向臺(tái)階的軸向車削(充分利用修光刃技術(shù))，而且歸因于這種設(shè)計(jì)，它還能加工出完美的圓弧。