硬态切削的概念和应用

硬态切削通常是指硬态车削。所谓硬态车削是指把淬硬钢的车削作为最终精加工工序的工艺方法。这样就省去了目前普遍采用的磨削工序。

淬硬钢通常是指淬火后具有马氏体组织、强度和硬度均很高、几乎无塑性的淬火钢。其硬度大于55HRC，强度σ_b=2100～2600MPa。

一般情况下，这类淬硬钢工件的粗加工是在淬火前进行的，淬火后进行精加工，精磨往往是最常用的传统精加工的工艺方法，但磨削加工投资大、效率低。人们一直期望一种理想的“以车代磨”的工艺方法。随着高硬刀具材料和相关技术的发展，人们已经可以采用PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬质合金刀具在车床或车削加工中心上对淬硬钢进行车削，其精度和表面粗糙度几乎完全达到了精磨的水平。

高速硬态切削是指对高硬度材料进行的高速切削加工。硬态切削技术的发展在很大程度上是得益于超硬刀具材料的出现及发展。可用于硬态切削的超硬态刀具材料主要包括金刚石、PCBN、陶瓷、TiC（N）基硬质合金等，其中金刚石主要加工高硬有色金属和非金属材料，而PCBN、陶瓷和TiC（N）基硬质合金主要加工高硬钢、铸铁和超级合金等。正是由于各种超硬刀具材料性能逐渐提高，加工工艺不断完善，而且高速切削加工机床设备尤其是高速主轴组件、进给系统及刀具装夹机构等相关技术装备也不断进步，才使得高速硬态切削技术得以向实用化发展，并在一定程度上可取代磨削加工。因此，进入20世纪70年代后期，工程技术人员和工业界对高硬材料的切削加工都产生了很大的兴趣。(www.xing528.com)

在这一领域，国内外对硬态切削的切削机理、加工表面质量和刀具材料等进行了大量的研究，有的已在生产中应用多年。我们多年来在生产实际中用陶瓷刀具精加工20CrMnTi渗碳淬硬钢的直齿锥齿轮（60～62HRC）等方面，获得了重大经济效益。

硬态切削领域主要涉及工模具、轴承、齿轮、机床、工程机械、汽车制造业及航空航天工业等。模具制造业的大量生产表明，高速硬态切削技术可显著提高生产率及加工表面质量（如已加工表面形成残余压应力而且硬度略有提高），减少后续工序，降低生产成本。为了深入揭示高速硬态切削过程中发生的各种热、机械、物理现象的本质，及其同切削条件、材料切除率、加工表面质量、刀具寿命等之间的关系，从而更充分地发挥高速硬态切削技术的优势，提高切削加工的效益。