以車(chē)代磨是近幾年慢慢流行起來(lái)的新技術(shù)，硬車(chē)削是指把淬硬鋼的車(chē)削作為最終加工或精加工的工藝方法。淬火鋼是指金屬經(jīng)過(guò)淬火后，組織為馬氏體，硬度大于HRC50的鋼。

  隨著我國(guó)工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的性能要求越來(lái)越高。為了提高機(jī)械零件的耐磨性，延長(zhǎng)其使用壽命，很多結(jié)構(gòu)鋼零件常常采用淬火處理。但淬火后的零件強(qiáng)度和硬度較高，塑性較差，這就給切削加工帶來(lái)了難題。

  硬車(chē)削

  一、淬火鋼的加工特點(diǎn)：

  （1）硬度高、強(qiáng)度高，幾乎沒(méi)有塑性：這是淬火鋼的主要切削特點(diǎn)。當(dāng)淬火鋼的硬度達(dá)到HRC50～60時(shí)，其強(qiáng)度可達(dá)σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分級(jí)規(guī)定，淬火鋼的硬度和強(qiáng)度均為9a級(jí)，屬于最難切削的材料。

  （2）切削力大、切削溫度高：要從高硬度和高強(qiáng)度的工件上切下切屑，其單位切削力可達(dá)4500MPa。為了改善切削條件，增大散熱面積，刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時(shí)會(huì)引起振動(dòng)，要求要有較好的工藝系統(tǒng)剛性。

  （3）不易產(chǎn)生積屑瘤：淬火鋼的硬度高、脆性大，切削時(shí)不易產(chǎn)生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。

  （4）刀刃易崩碎、磨損：由于淬火鋼的脆性大，切削時(shí)切屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。

  （5）導(dǎo)熱系數(shù)低：一般淬火鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為7.12W/(m·K)，約為45號(hào)鋼的1/7。材料的切削加工性等級(jí)是9a級(jí)，屬于很難切削的材料。由于淬火鋼的導(dǎo)熱系數(shù)低，切削熱很難通過(guò)切屑帶走，切削溫度很高，加快了刀具磨損。

  二、淬火鋼的熱處理工藝：

  淬火鋼之所以具有良好的使用性能，熱處理是不可避免的工序，淬火鋼常見(jiàn)的熱處理工藝包括退火、淬火、回火。退火是在在切削加工之前，目的是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力。

  淬火、回火是一起的，淬火后直接回火，在精加工之前進(jìn)行，淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，為后道熱處理作好準(zhǔn)備等?；鼗鸬哪康模褐饕窍摷诖慊饡r(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。

  淬火鋼熱處理

  經(jīng)過(guò)熱處理之后，工件的硬度一般在HRC45以上，有的甚至達(dá)到HRC60以上，不同的工件，工作性質(zhì)不同，故熱處理后的硬度也不同，如汽車(chē)變速箱齒輪熱處理后的硬度一般在HRC58-63之間，回轉(zhuǎn)支承軸承熱處理后的硬度在HRC47-55之間，滾珠絲杠熱處理后的硬度一般在HRC60-62之間。

  三、淬火鋼的機(jī)械加工工藝：

  淬火鋼經(jīng)過(guò)熱處理之后需精加工，保證圖紙要求的尺寸和表面粗糙度，但熱處理后的淬火鋼件硬度高難加工，部分工件需要斷續(xù)切削或表面精度要求高，以前常采用磨削方式來(lái)提高工件精度，下面就簡(jiǎn)單介紹幾種淬火鋼的機(jī)械加工工藝。

  齒輪的加工工藝：下料—鍛造—正火—粗車(chē)—調(diào)質(zhì)熱處理(淬火+高溫回火)—精車(chē)—齒面磨削加工--檢驗(yàn)入庫(kù)。

  滾珠絲杠的加工工藝：下料—鍛造—退火—切削加工—熱處理—磨削加工—檢驗(yàn)入庫(kù)。

  汽車(chē)半軸的加工工藝：下料—鍛造—正火—車(chē)削加工—拉花鍵—熱處理—磨削加工。

  淬火鋼切削加工

  從加工工藝來(lái)看，以上幾種淬火鋼件均需要磨削加工來(lái)保證圖紙的尺寸和粗糙度要求，齒輪是由于帶斷續(xù)切削，車(chē)刀無(wú)法加工；而滾珠絲杠和汽車(chē)半軸就屬于表面精度高，采用磨削方式來(lái)達(dá)到表面光潔度。

  四、淬火鋼的加工難點(diǎn)：

  （1）淬火鋼的粗加工：車(chē)削加工熱處理過(guò)的齒輪、齒圈的生產(chǎn)過(guò)程中，一些齒輪、齒圈淬火或滲碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，有的硬度達(dá)到HRC60甚至HRC65左右。有的齒輪熱處理后變形嚴(yán)重，特別是滲碳淬火后的大齒圈、大齒輪（如高鐵齒輪、工程機(jī)械大齒圈、重工行業(yè)用大齒圈等），這些大型齒輪齒圈淬火后變形量非常大，這就涉及到淬火鋼粗加工。

  （2）淬火鋼的斷續(xù)加工：斷續(xù)切削加工一直是個(gè)難題，何況是動(dòng)輒HRC60左右的高硬度淬火鋼。特別是在高速車(chē)削淬火鋼時(shí)，如果工件有斷續(xù)切削，刀具在斷續(xù)切削淬火鋼時(shí)會(huì)受到每分鐘100次以上的沖擊來(lái)完成加工，對(duì)刀具的抗沖擊性能是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。以汽車(chē)齒輪加工為例，淬硬齒輪以車(chē)代磨已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，據(jù)了解，作為齒輪產(chǎn)業(yè)的三大市場(chǎng)之一，車(chē)輛齒輪占據(jù)了齒輪市場(chǎng)總額的62%，其中汽車(chē)齒輪又占據(jù)了車(chē)輛齒輪市場(chǎng)份額的62%。也就是說(shuō)，汽車(chē)所用齒輪占有了整個(gè)齒輪市場(chǎng)近40%的比重，可見(jiàn)齒輪對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要性。雖然淬火鋼的以車(chē)代磨和硬車(chē)削已經(jīng)很普及，但汽車(chē)淬硬齒輪加工過(guò)程中仍然遇到很多問(wèn)題，如一些汽車(chē)齒輪內(nèi)孔有油孔，刀具在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期遇到油孔容易崩刀、齒輪的位置公差難以保證等等。

  切削工況：連續(xù)-斷續(xù)-強(qiáng)斷續(xù)

  （3）淬火鋼的切槽加工：如同步器滑套嚙合槽淬火后的硬車(chē)削加工，雖然刀具制造商開(kāi)發(fā)出了同步器滑套專(zhuān)用切槽刀具，但刀具的壽命仍然不盡如人意。

  （4）淬火鋼車(chē)削的光潔度問(wèn)題：如軸承鋼淬火后車(chē)削加工一般要求很好的表面光潔度，Gcr15鋼是常用軸承鋼，淬火后硬度一般在HRC62左右，在生產(chǎn)加工過(guò)稱(chēng)中，由于軸承的精度和光潔度要求非常高，如果設(shè)計(jì)調(diào)整好刀具的刃口，使用CBN刀具加工淬火鋼時(shí)車(chē)削光潔度可達(dá)到Ra0.4。

  五、淬火鋼切削加工案例（典型零部件——齒輪）

  （1）齒輪的連續(xù)切削工況：

  加工材質(zhì)：20CrMnTi齒輪，硬度HRC58-62，選用優(yōu)質(zhì)CBN刀具材質(zhì)BN-H05，刀片CNGA120408，切削參數(shù)：ap=0.1mm，F(xiàn)r=0.1mm/r，Vc=180m/min，干切；加工工件的表面粗糙度≦Ra0.8，BN-H05材質(zhì)刀具壽命>800件，比普通CBN材質(zhì)刀具壽命提升45%。

  齒輪的連續(xù)切削工況

  （2）齒輪的中等斷續(xù)切削工況：

  加工材料：20CrMnTi齒輪，硬度HRC58-62，選用國(guó)產(chǎn)CBN刀具材質(zhì)BN-H10，刀片CCGW09T304，切削參數(shù)：ap=0.25mm，F(xiàn)r=0.08mm/r，Vc=135m/min，干切；BN-H10材質(zhì)刀具的切削速度和壽命相比進(jìn)口PCBN刀具均有提升，加工效率提升22%。

  齒輪的中等斷續(xù)切削工況

  （3）齒輪的強(qiáng)斷續(xù)切削工況：

  加工材料：20CrMnTi齒輪，硬度HRC58-62，由于強(qiáng)斷續(xù)工況，使用普通CBN刀具崩刀嚴(yán)重，而選用強(qiáng)斷續(xù)優(yōu)勢(shì)CBN刀具材質(zhì)BN-H21，刀片WNGA080404，切削參數(shù)：ap=0.15mm，F(xiàn)r=0.1mm/r，Vc=117m/min，干切，刀具壽命提升6倍，正常磨損。

  齒輪的強(qiáng)斷續(xù)切削工況

  隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的淬火鋼件出現(xiàn)在機(jī)械加工車(chē)間，機(jī)械制造商一直在尋找高效率低成本的車(chē)削刀具，這對(duì)于刀具行業(yè)來(lái)說(shuō)，只有不斷研發(fā)出高性能高質(zhì)量的刀具材料或刀具材質(zhì)，才能占領(lǐng)刀具市場(chǎng)，并進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。