PCBN刀具精密硬態切削淬硬軸承鋼的試驗研究
4 已加工表面完整性
用硬態切削取代磨削加工，其主要問題集中體現在如何保證獲得理想的加工表面粗糙度、形狀精度和加工表面狀態。尤其當進給量和切削深度較小時，徑向力往往大于主切削力和切向力，切削精度不易控制。
切削研究表明，淬硬軸承鋼的延伸率小、塑性低，易形成良好粗糙度加工表面。如果機床和夾具具有足夠的剛性，在合理切削條件下還可實現淬硬軸承鋼的納米切削。
選取5種不同硬度的GCr15軸承鋼進行切削加工時發現，工件硬度超過HRC50時，硬度越高其表面粗糙度越好。這是因為當工件硬度大于HRC50時，切削力和切削熱都有所下降，使得切削過程中工件的熱膨脹和金屬軟化效應的作用減小，有利于提高切削表面粗糙度和加工精度。
采用PCBN刀具切削淬硬GCr15軸承鋼時發現工件表層和亞表層的組織狀態有所變化，其微觀組織由白色的未回火層和黑色的過回火層組成，是超細晶粒結構的奧氏體和馬氏體的混合組織，表面呈白色，也稱做“白層”，而且由于氧化磨損、擴散磨損和磨料磨損等機理的作用使工件亞表層的元素含量也發生了變化。
試驗結果顯示硬態切削后工件表面都為殘余壓應力，最大壓應力位于工件表面以下50µm處，而磨削后工件的最大壓應力主要集中在工件表面。殘余應力與材料的成分、組織和缺陷一樣，對工件的機械性能有較大影響，多數情況下必須控制殘余應力的性質、大小及其分布規律。硬態切削過程中殘余應力的產生被認為與切削熱的形成及熱源的移動速度、切削刃的幾何形狀、工件材料與刀具磨損等因素關系密切。目前關于殘余應力和白層的形成尚未有明確的研究成果。
5 結論
1) PCBN刀具切削淬硬GCr15軸承鋼時徑向力Fy最大，其次是主切削力Fz和軸向力Fx，粗加工切削力大致為精加工的6~9倍。
2) 硬態切削過程易形成鋸齒形切屑，其作用機理為工件材料在巨大的壓應力作用下宏觀和微觀斷裂，生成鋸齒形切屑的臨界硬度為HRC50。
3) PCBN刀具的前刀面和后刀面磨損形式顯示出刀具保持刃口的能力很強，這有利于PCBN刀具在切削淬硬鋼時實現以車代磨。
4) 硬態切削后已加工表面為殘余壓應力，這對提高工件的壽命是有利的。硬態切削表面粗糙度可達到粗磨的精度，采用超硬材料PCBN刀具對淬硬軸承鋼的精密切削加工是可行的