专利名称：车削旋转金属工件的方法
背景技术：
本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分的车削旋转金属工件的方法。
现有技术多晶立方氮化硼，PCBN，是仅次于金刚石的最硬的材料。与金刚石相反，PCBN在高温时稳定，这意味着车削45-65HRC的硬化钢成为可能，而且具有经济上有利的切削数据。这在当今现代机械加工工业中通过车削过去常常进行磨削的硬化零件而得到应用。高效CNC车床能够快速和灵活地在表面粗糙度和公差方面加工到与磨削同等的质量，但成本更低，加工时间更短。在磨削和硬车削过程中会发生马氏体相变，即所谓白层，如加工表面上的残余应变。这些现象取决于热量的产生及切削过程中的机械应变，且它们受切削数据、刀具形状以及刀具路径的选择的影响。
目前使用的用于机械加工的硬车削方法试图使切削刀片与工件表面之间的接触尽可能少，从而满足精加工零件的质量要求。这意味着进行加工时切削深度和进给量较小，而切削角部相对较尖锐。接触较少的切削角部通过使用以下数量级的典型切削数据而从加工表面起点到达其终点切削深度ap=0.1毫米、进给量f=0.1毫米/转、和切削速度为150米/分钟。
发明目的本发明的目的是提供一种用于硬车削的方法，它包括了现有技术的优点。
本发明的另一个目的是提供一种用于硬车削的方法，从而显著减少对硬化零件进行精车削的加工时间。
本发明的另一个目的是提供一种用于硬车削的方法，从而提高对硬化零件进行精车削的表面质量。
本发明的再一个目的是提供一种用于硬车削的方法，从而将加工表面中存在的白层和残余应变减到最少。
这些和其它目的已经通过参照附图在后面的权利要求中限定的用于硬车削的方法而实现。
附图简介
图1和1A以剖面图示出与一刀具接触之前的钝齿轮，图2和2A以剖面图示出与刀具接触之前的滚珠轴承环。
发明详述图1和1A中示出一车刀10，该车刀10包括一切削刀片夹持器11和一安装在其中的切削刀片12。该切削刀片由硬度大于烧结硬质合金的材料制成，即大于1500HV1(载荷为1千克时的维氏硬度)。这里“烧结硬质合金”指的是结合有如Co或Ni的粘结剂金属的WC,TiC,TaC,NbC等。图1和1A中的切削刀片具有带有三个切削刃14的三角形的基本形状。每个切削刃14位于刀片两相邻切削角部之间且切削刃长度为L1，该长度L1由可获得的最大刀片刃限定。通过将PCBN刀片加工成具有与精加工零件13的导向面15相同的形状，切削可以更快地进行，因为所有的切削刃轮廓都同时啮合，而进给沿与现有技术中进给相反的方向进行。因此切削刀片仅沿一个方向F进给一个小于切削刃长度L1的距离。零件13的精加工表面15的长度为L2。切削刃长度L1总大于接触区长度L2，因而在车削过程中起作用的切削刃14的端部位于与工件13的接触区外面。从而获得了最大值为0.2微米的表面粗糙度Ra。
试验表明，使用本发明的方法，切削时间可以减少到使用常规硬车削方法时间的十分之一。令人完全吃惊的是，已经显示存在的白层减少了，而且似乎张力也变小了。
例1．根据图1和1A切削用于变速箱的钝齿轮13的外部导向面15，该钝齿轮13硬度为59HRC。
常规方法a．用一中性菱形切削刀片粗车削，vc=130米/分钟，f=0.16毫米/转，ap=0.1毫米，这里vc为切削速度，f为进给速度，ap为切削深度。
b．根据以上进行精车削，但f=0.06毫米/转，ap=0.05毫米，获得的表面光洁度Ra为0.3微米，具有常规车削一般的表面质量，即在产生的表面上完全可以看见的螺旋状螺脊，间隔为0.06毫米。
根据本发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％处于接触状态，vc=200米/分钟，f=0.05毫米/转，其中省略了参数“切削深度”，仅沿垂直于工件旋转轴线CL的方向F进给过程中获得的表面光洁度Ra为0.2微米。这里“省略”意思是切削深度不是本发明方法中的一个参数。与常规切削相比节省时间60％，并且该车削产生了一个完全光亮的表面。
图2和2A中示出车刀10′的一可替换实施例，包括一切削刀片夹持器11′和安装在其中的一成形刀片12′。切削刀片12′的硬度相对于工件13′的硬度与上面结合图1和图1A所讨论的相同。切削刀片12′具有三角形的基本形状，但具有至少一个凸形切削刃。由可得到的最大刀片刃14′的长度限定的切削刃长度L1′总是大于接触区的长度L2′，因而在车削过程中起作用的切削刃14′的端部位于与工件13′的接触区之外。
例2．根据图2和2A切削硬度为58HRC的滚珠轴承环13′的内轴承座圈15′。
常规方法a．用一正三角形的切削刀片粗车削，其中vc=150米/分钟，f=0.1毫米/转，ap=0.15毫米。
b．根据以上进行精车削，但vc=180米/分钟，ap=0.05毫米，获得的表面光洁度Ra为0.3微米，具有常规车削一般的表面质量，即在产生的表面上完全可以看见的螺旋形状的螺脊，间隔为0.06毫米。
根据本发明的方法在vc=400米/分钟，f=0.02毫米/转的情况下用成形刀片12′加工产生精加工表面，这里省略了参数“切削深度”，在仅沿垂直于工件旋转轴线CL的方向F进给所获得的表面光洁度Ra为0.2微米。根据零件尺寸的不同，与常规切削相比节省时间50-90％。滚珠轴承环13′的内轴承座圈15′通过本发明的方法获得了完全光亮的表面，这提高了轴承座圈的疲劳强度，并降低了轴承中的滚动阻力。
通过本发明的方法，在多数情况下可以省略随后的珩磨和磨光。
因此本发明涉及一种用于车削旋转金属工件的方法，这里省略了切削深度，其中对硬化零件进行精车削的切削时间显著减少，并减少了精加工表面上白层和张力的存在。
权利要求
1．一种车削旋转金属工件的方法，该工件的硬度在45-65HRC范围内，其中，一车刀(10；10′)包括一切削刀片夹持器(11；11′)和一安装在其中的切削刀片(12；12′)，该车刀(10；10′)与相对于该车刀旋转的工件接触，其中切削刀片具有切削刃(14；14′)，切削刃(14；14′)由硬度大于烧结硬质合金的立方氮化硼制成，且切削刃长度为(L1；L1′)；其特征在于，切削刀片沿一个方向(F)进给到旋转工件内部一定距离，该距离短于切削刃长度(L1；L1′)，从而使得表面光洁度Ra最大为0.2微米，并且起作用的切削刃(14；14′)的端部位于与工件(13；13′)的接触区之外。
2．根据权利要求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％与工件时刻接触。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，切削刀片(12；12′)相对于旋转工件仅沿一个方向(F)进给。
全文摘要
本发明涉及一种车削旋转金属工件的方法，该工件的硬度在45－65HRC范围内。一车刀(10)包括一切削刀片夹持器(11)和一安装在其中的切削刀片(12)，该车刀(10)与相对于该车刀旋转的工件接触。该切削刀片具有一由硬度大于烧结硬质合金的立方氮化硼制成的切削刃(14,14′)，并具有一切削刃长度。该切削刀片沿方向(F)进给到旋转工件中一定距离，该距离短于切削刃长度，从而获得一最大为0.2微米的表面光洁度Ra。起作用的切削刃(14)的端部位于与工件(13)的接触区之外。
文档编号F16C33/58GK1318004SQ9981093
公开日2001年10月17日 申请日期1999年9月13日 优先权日1998年6月15日
发明者艾勒特·考托, 诺贝特·柯尼希 申请人:塞科机床公司