專利名稱：切削工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切削工件表面的方法，其中，冷卻液被供應(yīng)到切削區(qū)域。
更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種方法其使用陶瓷或CBN(立方晶格氮化物，cubic boron nitride)刀具對洛氏硬度大于或等于50 HRC的工件進(jìn)行冷切削或冷車削(hard-turning)，切削刃的維氏硬度大于或等于1700HV。在本說明書中，“冷切削”的含義是對淬透或表面硬化到洛氏硬度大于50 HRC和/或具有馬氏體或貝氏體微結(jié)構(gòu)的碳鋼進(jìn)行切削。例如，本發(fā)明可用于切削軸承的滾道表面，該滾道表面與滾動(dòng)元件滾動(dòng)接觸。
目前，所有用陶瓷或CBN刀具的冷切削方法都是在不用液體、或只用低壓冷卻液的情況下進(jìn)行的。所有已知的建議都是、在切削區(qū)保持高溫對延長刀具使用壽命、及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性非常重要。
根據(jù)本發(fā)明完成的研究工作表明，目前的冷切削方法或建議并不真的正確。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種冷切削方法，用此方法可延長刀具的使用壽命、提高切削速度、及更好地控制切屑的形狀。
根據(jù)本發(fā)明令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，只要在刀具的后刀面與工件材料之間的間隙中施加高壓冷卻液射流，就會獲得許多重大好處，這些好處將在后面描述。
本方法一般需要使用高壓，冷卻液在離開噴嘴前的壓力從60巴、最好是120巴到400巴。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括利用切削刀具對洛氏硬度大于或等于50HRC的工件冷切削，所述切削刀具的切削刃包括任何維氏硬度大于1700HV的材料，尤其是由維氏硬度大于1700HV、最好是大于2800HV的Al2O3或CBN(立方晶格氮化物)。冷卻液例如水、或諸如二氧化碳等。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，冷卻液被同時(shí)供應(yīng)到切屑與刀具前刀面之間的間隙中、以及刀具的后刀面與工件之間的間隙中。
本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)及其他優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述可以更好地理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行冷切削時(shí)工件與刀具的一部分的簡要剖面圖。
圖2是與圖1相似的概要剖面圖，其表示根據(jù)本發(fā)明方法的第二個(gè)一種用于冷切削工件的方法，它既相當(dāng)新、又非常有效，如正確使用，則能顯著地提高生產(chǎn)率及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。
如上所述，冷切削是一種機(jī)加工操作，其利用幾何設(shè)計(jì)的切削刃對經(jīng)過硬化處理的材料進(jìn)行加工。所有含能經(jīng)過熱處理工藝而被硬化的足夠的合金元素(碳等)的材料(黑色金屬及有色金屬)都可被冷切削。這些合金元素通過熱處理硬化能形成由馬氏體和/或貝氏體構(gòu)成的并具有洛氏硬度大于50 HRC的微結(jié)構(gòu)。硬化處理包括例如通過感應(yīng)和滲碳處理進(jìn)行淬透、空氣淬火/硬化及表面淬火/硬化。對于黑色金屬材料，大部分CBN或PCBN刀具都可使用；對于有色金屬材料，則使用金剛石刀具。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的方法，其中工件10例如軸承滾道被冷切削。工件10沿箭頭所示方向以速度Vo相對于刀具12移動(dòng)，所述刀具利用其刀頭切削一片工件材料、例如切屑14。根據(jù)本發(fā)明，高壓射流由噴嘴16噴出，注入到刀具鑲?cè)械暮蟮睹媾c工件材料之間的間隙中，在刀具的后刀面和工件之間形成一個(gè)液體楔18。
舉例說明，如圖所示，當(dāng)高壓射流只注入到CBN鑲?cè)械暮蟮睹媾c工件材料之間的間隙中時(shí)，刀具使用壽命可提高100％以上。注意射流必須盡可能與切削刃垂直。已經(jīng)觀察到，與傳統(tǒng)低壓冷卻相比，本方法在工件表面上的殘余應(yīng)力要稍微廣泛一些。
所用壓力應(yīng)在6至40MPa之間(即60至400巴之間)。如壓力更高，則可最大限度地提高刀具的使用壽命(大約110％左右)。射流用直徑為0.7mm的噴嘴產(chǎn)生。可使用傳統(tǒng)的合成切削液，溶液濃度約為7％。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明方法的第二個(gè)實(shí)施例，高壓射流也注入到刀具前刀面與切屑之間的間隙中，該圖中與第一個(gè)實(shí)施例對應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號。這樣，噴嘴16將高壓射流施加到切屑14與刀具12的前刀面之間，在切屑和刀具之間形成一個(gè)液體楔18。
已經(jīng)觀察到，將第二個(gè)射流注入到刀具前刀面，可更好地控制切屑。與一段長的連續(xù)切削相比，本發(fā)明的方法能生產(chǎn)短的“更方便”的切屑。在切削較大環(huán)形工件時(shí)，這點(diǎn)尤其重要。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法包括，在利用陶瓷或CBN鑲?cè)羞M(jìn)行冷切削的過程中，引入高壓射流，這會獲得許多重大好處，諸如-降低切削刃的溫度(30-50％)；-顯著降低刀具的磨損；-可使用更高的切削速度；-增加切屑成形的可能性；-因刀具較低的磨損及較低的溫度，可提高產(chǎn)品質(zhì)量；-控制工件表面上部及底部的殘余應(yīng)力的可能性。
權(quán)利要求
1．一種切削或冷切削或冷車削工件表面的方法，包括使用一個(gè)切削刀具，并將冷卻液供應(yīng)到切削區(qū)，其特征在于，冷卻液以高壓射流的形式供應(yīng)，其離開噴嘴時(shí)的壓力在60巴以上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，冷卻液射流的壓力在120巴以上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于切削是使用刀具對洛氏硬度大于或等于50 HRC的工件進(jìn)行冷車削，刀具切削刃的維氏硬度大于或等于1700HV。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用含CBN、維氏硬度大于1700HV、最好大于2800HV的切削刃。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，水作為冷卻液使用。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，二氧化碳作為冷卻液使用。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，冷卻液被供應(yīng)到刀具的后刀面與工件材料之間。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，冷卻液被供應(yīng)到刀具的前刀面與切屑之間的間隙中。
9．根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，冷卻液被同時(shí)供應(yīng)到刀具的前刀面與切屑之間的間隙中和刀具的后刀面與工件之間。
全文摘要
一種切削或冷車削工件表面的方法，包括使用切削刀具、通過至少一個(gè)噴嘴將冷卻液注入到切削區(qū)。冷卻液以高壓射流的形式供應(yīng)，其離開噴嘴(16)時(shí)的壓力在60巴以上。
文檔編號B23B27/00GK1316314SQ0111249
公開日2001年10月10日 申請日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者杰塞克·卡敏斯基 申請人:Skf瑞典股份公司