專利名稱：車削旋轉(zhuǎn)金屬工件的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的車削旋轉(zhuǎn)金屬工件的方法。
現(xiàn)有技術(shù)多晶立方氮化硼，PCBN，是僅次于金剛石的最硬的材料。與金剛石相反，PCBN在高溫時(shí)穩(wěn)定，這意味著車削45-65HRC的硬化鋼成為可能，而且具有經(jīng)濟(jì)上有利的切削數(shù)據(jù)。這在當(dāng)今現(xiàn)代機(jī)械加工工業(yè)中通過車削過去常常進(jìn)行磨削的硬化零件而得到應(yīng)用。高效CNC車床能夠快速和靈活地在表面粗糙度和公差方面加工到與磨削同等的質(zhì)量，但成本更低，加工時(shí)間更短。在磨削和硬車削過程中會(huì)發(fā)生馬氏體相變，即所謂白層，如加工表面上的殘余應(yīng)變。這些現(xiàn)象取決于熱量的產(chǎn)生及切削過程中的機(jī)械應(yīng)變，且它們受切削數(shù)據(jù)、刀具形狀以及刀具路徑的選擇的影響。
目前使用的用于機(jī)械加工的硬車削方法試圖使切削刀片與工件表面之間的接觸盡可能少，從而滿足精加工零件的質(zhì)量要求。這意味著進(jìn)行加工時(shí)切削深度和進(jìn)給量較小，而切削角部相對(duì)較尖銳。接觸較少的切削角部通過使用以下數(shù)量級(jí)的典型切削數(shù)據(jù)而從加工表面起點(diǎn)到達(dá)其終點(diǎn)切削深度ap=0.1毫米、進(jìn)給量f=0.1毫米/轉(zhuǎn)、和切削速度為150米/分鐘。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種用于硬車削的方法，它包括了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于硬車削的方法，從而顯著減少對(duì)硬化零件進(jìn)行精車削的加工時(shí)間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于硬車削的方法，從而提高對(duì)硬化零件進(jìn)行精車削的表面質(zhì)量。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于硬車削的方法，從而將加工表面中存在的白層和殘余應(yīng)變減到最少。
這些和其它目的已經(jīng)通過參照附圖在后面的權(quán)利要求中限定的用于硬車削的方法而實(shí)現(xiàn)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1和1A以剖面圖示出與一刀具接觸之前的鈍齒輪，圖2和2A以剖面圖示出與刀具接觸之前的滾珠軸承環(huán)。
發(fā)明詳述圖1和1A中示出一車刀10，該車刀10包括一切削刀片夾持器11和一安裝在其中的切削刀片12。該切削刀片由硬度大于燒結(jié)硬質(zhì)合金的材料制成，即大于1500HV1(載荷為1千克時(shí)的維氏硬度)。這里“燒結(jié)硬質(zhì)合金”指的是結(jié)合有如Co或Ni的粘結(jié)劑金屬的WC,TiC,TaC,NbC等。圖1和1A中的切削刀片具有帶有三個(gè)切削刃14的三角形的基本形狀。每個(gè)切削刃14位于刀片兩相鄰切削角部之間且切削刃長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，該長(zhǎng)度L1由可獲得的最大刀片刃限定。通過將PCBN刀片加工成具有與精加工零件13的導(dǎo)向面15相同的形狀，切削可以更快地進(jìn)行，因?yàn)樗械那邢魅休喞纪瑫r(shí)嚙合，而進(jìn)給沿與現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)給相反的方向進(jìn)行。因此切削刀片僅沿一個(gè)方向F進(jìn)給一個(gè)小于切削刃長(zhǎng)度L1的距離。零件13的精加工表面15的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。切削刃長(zhǎng)度L1總大于接觸區(qū)長(zhǎng)度L2，因而在車削過程中起作用的切削刃14的端部位于與工件13的接觸區(qū)外面。從而獲得了最大值為0.2微米的表面粗糙度Ra。
試驗(yàn)表明，使用本發(fā)明的方法，切削時(shí)間可以減少到使用常規(guī)硬車削方法時(shí)間的十分之一。令人完全吃驚的是，已經(jīng)顯示存在的白層減少了，而且似乎張力也變小了。
例1．根據(jù)圖1和1A切削用于變速箱的鈍齒輪13的外部導(dǎo)向面15，該鈍齒輪13硬度為59HRC。
常規(guī)方法a．用一中性菱形切削刀片粗車削，vc=130米/分鐘，f=0.16毫米/轉(zhuǎn)，ap=0.1毫米，這里vc為切削速度，f為進(jìn)給速度，ap為切削深度。
b．根據(jù)以上進(jìn)行精車削，但f=0.06毫米/轉(zhuǎn)，ap=0.05毫米，獲得的表面光潔度Ra為0.3微米，具有常規(guī)車削一般的表面質(zhì)量，即在產(chǎn)生的表面上完全可以看見的螺旋狀螺脊，間隔為0.06毫米。
根據(jù)本發(fā)明的方法用一三角形切削刀片12切削，其中切削刀片刃的80％處于接觸狀態(tài)，vc=200米/分鐘，f=0.05毫米/轉(zhuǎn)，其中省略了參數(shù)“切削深度”，僅沿垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線CL的方向F進(jìn)給過程中獲得的表面光潔度Ra為0.2微米。這里“省略”意思是切削深度不是本發(fā)明方法中的一個(gè)參數(shù)。與常規(guī)切削相比節(jié)省時(shí)間60％，并且該車削產(chǎn)生了一個(gè)完全光亮的表面。
圖2和2A中示出車刀10′的一可替換實(shí)施例，包括一切削刀片夾持器11′和安裝在其中的一成形刀片12′。切削刀片12′的硬度相對(duì)于工件13′的硬度與上面結(jié)合圖1和圖1A所討論的相同。切削刀片12′具有三角形的基本形狀，但具有至少一個(gè)凸形切削刃。由可得到的最大刀片刃14′的長(zhǎng)度限定的切削刃長(zhǎng)度L1′總是大于接觸區(qū)的長(zhǎng)度L2′，因而在車削過程中起作用的切削刃14′的端部位于與工件13′的接觸區(qū)之外。
例2．根據(jù)圖2和2A切削硬度為58HRC的滾珠軸承環(huán)13′的內(nèi)軸承座圈15′。
常規(guī)方法a．用一正三角形的切削刀片粗車削，其中vc=150米/分鐘，f=0.1毫米/轉(zhuǎn)，ap=0.15毫米。
b．根據(jù)以上進(jìn)行精車削，但vc=180米/分鐘，ap=0.05毫米，獲得的表面光潔度Ra為0.3微米，具有常規(guī)車削一般的表面質(zhì)量，即在產(chǎn)生的表面上完全可以看見的螺旋形狀的螺脊，間隔為0.06毫米。
根據(jù)本發(fā)明的方法在vc=400米/分鐘，f=0.02毫米/轉(zhuǎn)的情況下用成形刀片12′加工產(chǎn)生精加工表面，這里省略了參數(shù)“切削深度”，在僅沿垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線CL的方向F進(jìn)給所獲得的表面光潔度Ra為0.2微米。根據(jù)零件尺寸的不同，與常規(guī)切削相比節(jié)省時(shí)間50-90％。滾珠軸承環(huán)13′的內(nèi)軸承座圈15′通過本發(fā)明的方法獲得了完全光亮的表面，這提高了軸承座圈的疲勞強(qiáng)度，并降低了軸承中的滾動(dòng)阻力。
通過本發(fā)明的方法，在多數(shù)情況下可以省略隨后的珩磨和磨光。
因此本發(fā)明涉及一種用于車削旋轉(zhuǎn)金屬工件的方法，這里省略了切削深度，其中對(duì)硬化零件進(jìn)行精車削的切削時(shí)間顯著減少，并減少了精加工表面上白層和張力的存在。
權(quán)利要求
1．一種車削旋轉(zhuǎn)金屬工件的方法，該工件的硬度在45-65HRC范圍內(nèi)，其中，一車刀(10；10′)包括一切削刀片夾持器(11；11′)和一安裝在其中的切削刀片(12；12′)，該車刀(10；10′)與相對(duì)于該車刀旋轉(zhuǎn)的工件接觸，其中切削刀片具有切削刃(14；14′)，切削刃(14；14′)由硬度大于燒結(jié)硬質(zhì)合金的立方氮化硼制成，且切削刃長(zhǎng)度為(L1；L1′)；其特征在于，切削刀片沿一個(gè)方向(F)進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)工件內(nèi)部一定距離，該距離短于切削刃長(zhǎng)度(L1；L1′)，從而使得表面光潔度Ra最大為0.2微米，并且起作用的切削刃(14；14′)的端部位于與工件(13；13′)的接觸區(qū)之外。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，有效切削刃(14；14′)的大部分，最好是至少80％與工件時(shí)刻接觸。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，切削刀片(12；12′)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)工件僅沿一個(gè)方向(F)進(jìn)給。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車削旋轉(zhuǎn)金屬工件的方法，該工件的硬度在45－65HRC范圍內(nèi)。一車刀(10)包括一切削刀片夾持器(11)和一安裝在其中的切削刀片(12)，該車刀(10)與相對(duì)于該車刀旋轉(zhuǎn)的工件接觸。該切削刀片具有一由硬度大于燒結(jié)硬質(zhì)合金的立方氮化硼制成的切削刃(14,14′)，并具有一切削刃長(zhǎng)度。該切削刀片沿方向(F)進(jìn)給到旋轉(zhuǎn)工件中一定距離，該距離短于切削刃長(zhǎng)度，從而獲得一最大為0.2微米的表面光潔度Ra。起作用的切削刃(14)的端部位于與工件(13)的接觸區(qū)之外。
文檔編號(hào)F16C33/58GK1318004SQ9981093
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1999年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月15日
發(fā)明者艾勒特·考托, 諾貝特·柯尼希 申請(qǐng)人:塞科機(jī)床公司