精硬車軸承鋼切削參數對切削力的影響

精硬車軸承鋼切削參數對切削力的影響

各種適宜的硬車刀具（金剛石刀具、CBN刀具、陶瓷刀具以及涂層硬質合金刀具等）實現了對淬硬鋼(硬度為45~68 HRC)的硬車削。但金剛石刀具與鐵基材料在高溫下會發生化學反應，所以一般不用于切削軸承鋼材料；陶瓷、硬質合金刀具在切削硬度大于50 HRC的淬硬鋼工件時往往呈現出較弱的切削性能。因此，對于軸承鋼的硬車削最適合的刀具材料還是各類CBN刀具。

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

磨削與硬車

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

國內外大量的研究表明，在硬車削精加工中（切削深度一般小于刀尖圓弧半徑/刀頭半徑），此時切深抗力（徑向分量）遠大于其他2個方向上的切削力，這有別于傳統切削過程中徑向力只有主切削力的0.3～0.5倍。因此在具有靜、動態特性的類似加工系統中不能忽視硬車過程中的徑向力。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，發現在三個方向上的切削力中，切深抗力最大，其次是主切削力和進給抗力。很多研究學者發現低速車削條件下，由于低溫以及積屑瘤( BUE)的形成，在硬車過程中會出現較高的切削力。可能是由于高速切削產生較高的切削溫度造成了工件材料的熱軟化，因此切削力會隨切削速度的增加而減小。切削力隨進給速度、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，進給量次之，切削速度的影響較小。大量科研人員致力于通過經驗公式計算、建立理論模型以及有限元仿真等方法預測硬車削時產生的切削力，以期實現軸承鋼的精密硬車削技術。反應在實際中就是對切削用量（切削速度、進給量、切削深度/背吃刀量）的優化選擇。

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。在硬車削過程中，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。但當切削速度過高時，較大的切削溫度會加劇刀具的磨損，使加工質量下降。當出現加熱軟化引起切削力減小時，切削速度會達到臨界范圍，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，會更節能，如切削速度為200～250 m/min。

2）進給量的選擇

過大的進給量會會引起切削振動，影響加工表面質量，因此應選擇較小的進給量，如低速時0.06～0.09 mm/r，高速時不超過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，切削力過大，增大加工變形，影響加工精度。

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