什么是以車代磨
 

　　高精度車削是一種非常柔性的工藝。它設(shè)置簡(jiǎn)單/換型容易，可以在一次裝夾中完成內(nèi)孔和外圓的車削加工，有利于減少累計(jì)誤差提高零件精度。同時(shí)車削加工具備更高的金屬去除率，也就意味著可以提高效率。然而，它最大的優(yōu)勢(shì)是可以便捷的加工復(fù)雜的零件輪廓，不同的零件輪廓形狀可以通過(guò) CNC程序，使用多軸插補(bǔ)的方法，由超精密機(jī)床精確生成。而在磨削的情況下，通常需要多次設(shè)置才能加工完成復(fù)雜形狀的工件，對(duì)于需要特定砂輪形狀進(jìn)行加工的每個(gè)輪廓都需要更換砂輪。因此就小批量加工而言，這會(huì)顯著影響加工效率。
 

在漢布雷格MikroTurn 100車床上車削加工硬質(zhì)合金拉伸模
 

　　現(xiàn)在，通過(guò)具有極佳動(dòng)態(tài)剛性和超高精度的車床以及新型金剛石刀片，可以實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金零件(以車代磨)的柔性制造工藝。
 

　　全靜壓技術(shù)的超高精度硬車床
 

　　為了實(shí)現(xiàn)這種柔性制造工藝，一臺(tái)超高精度硬車床是必須的。
 

　　最佳的機(jī)床和創(chuàng)新的刀具是成功將硬質(zhì)合金車削到與磨削相同精度的關(guān)鍵。通常，硬質(zhì)合金材料的硬度值可達(dá)80 HRC, 而淬火鋼的硬度范圍一般為58-65 HRC。
 

最新設(shè)計(jì)的第三代全靜壓Hembrug MikroTurn® 100超精車床
 

　　加工更高硬度的硬質(zhì)合金需要遠(yuǎn)高于淬硬鋼的切削力。較高的切削力會(huì)導(dǎo)致機(jī)床導(dǎo)軌和主軸軸承承受巨大的回推壓力。由于有限的減震特性，在傳統(tǒng)精密車床上這樣的力會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的震動(dòng)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)軌過(guò)早磨損，這會(huì)引起一系列的問(wèn)題，諸如尺寸保持能力、輪廓精度、表面粗糙度，且會(huì)加快刀具磨損。
 

　　走近漢布雷格
 

　　荷蘭制造商漢布雷格機(jī)床公司 (Hembrug Machine Tools)為西班牙達(dá)諾巴特(Danobat Group)機(jī)床集團(tuán)成員之一，專門從事高精度硬車床的開(kāi)發(fā)和制造。此外，他們還擁有車削亞微米級(jí)精度要求硬質(zhì)合金工件的豐富經(jīng)驗(yàn)。50多年前，公司擺脫了傳統(tǒng)車床的生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)了以靜壓技術(shù)為核心的，包括靜壓主軸和靜壓導(dǎo)軌的超精密車床，以滿足客戶日益提高的質(zhì)量要求。
 

　　Hembrug Mikroturn®系列機(jī)床的主軸和導(dǎo)軌均采用這種“內(nèi)部”開(kāi)發(fā)的靜壓技術(shù)。事實(shí)證明，它優(yōu)于當(dāng)今市場(chǎng)上的所有其他類型的主軸和導(dǎo)軌系統(tǒng)。它提供了卓越的阻尼特性以及高動(dòng)態(tài)剛度，與速度無(wú)關(guān)，這對(duì)于最小化刀尖的振動(dòng)是絕對(duì)必要的，而減少震動(dòng)對(duì)于表面粗糙度和延長(zhǎng)刀具壽命至關(guān)重要。同時(shí)由于導(dǎo)軌副之間或主軸軸承之間沒(méi)有金屬與金屬的接觸，因此無(wú)磨損，可以降低維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本并長(zhǎng)久保持機(jī)床的精度。
 

天然花崗巖主軸箱體
 

　　與傳統(tǒng)的精密車床相比，這種以靜壓技術(shù)為核心，以天然花崗巖為床身的機(jī)床，無(wú)疑投資成本更高。但是由于其固有的穩(wěn)定性，我們得以持續(xù)穩(wěn)定地獲得滿足精度要求的零件，與此同時(shí)刀具壽命更長(zhǎng)，調(diào)整時(shí)間更短。最重要的是，工件質(zhì)量與磨削相當(dāng)。
 

　　如何選用刀具
 

　　除了這些對(duì)機(jī)床的基本要求外，還必須使用合適的刀具。近年來(lái)，這一領(lǐng)域有了許多進(jìn)展，從而改善了硬質(zhì)合金的可加工性。只有最堅(jiān)硬和最耐磨的刀具才能加工硬質(zhì)合金，目前金剛石類刀具具備這個(gè)能力?，F(xiàn)在有許多不同類型的金剛石刀具，我們建議使用最新開(kāi)發(fā)的無(wú)粘結(jié)劑PCD刀片。它們比單晶金剛石型更耐磨，更堅(jiān)韌。新型PCD刀具壽命顯著延長(zhǎng)、表面粗糙度更好，從而增強(qiáng)了尺寸精度控制能力。這些刀具的出現(xiàn)使硬車削成為一種更加可行的加工工藝。
 

車削后油石超精，可實(shí)現(xiàn)工件表面粗糙度Ra0.02 μm
 

　　硬車與超精技術(shù)的結(jié)合
 

　　硬質(zhì)合金的粘合劑含量、硬度、耐磨性、粒度等等，都對(duì)其可加工性產(chǎn)生影響。合金晶粒尺寸越細(xì)，可獲得的表面粗糙度精度越高。對(duì)于粗晶粒而又需要高表面粗糙度精度的產(chǎn)品，Hembrug提供可以集成磨削主軸或超精絎磨的方案。通過(guò)這種組合，粗車和半精車削之后，通過(guò)磨削或珩磨完成工件的加工。Hemburg獨(dú)家提供的“Kombifin超精磨削選件”， 零件表面粗糙度可達(dá)Ra0.02 µm。在一臺(tái)機(jī)床上結(jié)合硬車加工和超精加工，顯著提高了精度和靈活性。通過(guò)這種方式，無(wú)論晶粒大小如何，用戶都可以在表面粗糙度和表面質(zhì)量方面獲得更加出色的結(jié)果。
 

　　在全球范圍內(nèi)有許多Hemburg Mikroturn®機(jī)床用于硬質(zhì)合金成型工具的精加工。在最近的一次應(yīng)用中，Hembrug再次證明了硬車削工藝的威力，這是一個(gè)含有12%鈷粘結(jié)劑的直徑150 mm拉伸模具。我們的工程師能夠以0.2毫米切削深度加工該模具，總循環(huán)時(shí)間為30分鐘。而同一零件的如果采用磨削的方式，則需要8小時(shí)。
 

　　拉伸模加工精度相同的情況下，硬車30分鐘內(nèi)完成，而傳統(tǒng)的磨削工藝需要8小時(shí)才能完成。
 

　　該客戶正在尋找一種在不犧牲零件質(zhì)量的前提下更高效的加工方法。使用CVD金剛石刀片，刀具壽命長(zhǎng)達(dá)2.5公里，而使用PCD刀片，刀具壽命甚至可以達(dá)到4公里。表面光潔度為Ra0.2。
 

　　盡管硬車削可以采用干式加工，但使用冷卻液(空氣或切削液)通常是有益的。有了冷卻液，排屑更順滑，從而最大限度地減少進(jìn)入工件的熱量。冷卻液的使用還有助于提高工藝的穩(wěn)定性。
 

　　擁有一種靈活的加工方法，如以車代磨加工，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的硬質(zhì)合金模具，并達(dá)到磨削質(zhì)量。尤其在小批量生產(chǎn)中，以車代磨工藝，輪廓復(fù)雜的零件更易生產(chǎn)，換型時(shí)間快，調(diào)整時(shí)間短，這意味著成本更低，錯(cuò)誤更少，交付周期更短。無(wú)論生產(chǎn)什么樣的工件，都會(huì)帶來(lái)巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。