1 引言

    我公司为邯钢制造的1680mm精轧机引进的是德国西马克的制造技术，其输入辊道辊子是高速运转的零件，辊子表面采用当今世界上最先进的镍基合金粉末热喷涂技术，喷层为1.5mm，经高温重溶后冷却成形，硬度值达到HRC55～60。辊子总长2382mm，辊身直径f260mm，长1900mm，粗糙度Ra1.6µm，圆柱度0.1，其尺寸公差和形位公差要求通过切削加工给予保证。

    2 切削工艺分析

    由于缺少加工镍基合金喷焊层的经验，最初选择加工淬硬钢的办法，用复合氮化硅陶瓷刀具，粗车、半精车留余量0.3mm，在外圆磨床上选用刚玉砂轮磨削达图纸要求。但由于喷焊层材料中含有较高的Ni、Cr、B、Si等合金元素，重熔后的组织细密，在600～800℃高温条件下仍有很高的硬度和强度，且脆性大、塑性差，刚玉砂轮对其切削特别困难，一个台班磨削量直径仅0.02mm，且需修磨砂轮十余次，第一件辊子磨削达图纸要求消耗工时40h，效率低，成本高。
    据此看来，传统的加工方法对喷焊层的加工不适用。经分析，决定采用复合氮化硅刀具粗加工和半精加工，用立方氮化硼(CBN)刀具精加工，取消砂轮磨削的方式进行切削试验。

    复合氮化硅刀具具有低密度、高强度、高硬度的物理特性，室温硬度值达HRA92，有很好的切削能力和耐磨性，可以加工硬度达HRC65的各类淬硬钢和硬化铸铁。其抗弯强度为700～900MPa，抗热震性能好，断裂韧性值优于其它系列的陶瓷刀具，可以断续加工高强度的零件毛坯。立方氮化硼(CBN)刀具具有极高的硬度、极好的耐磨性和较好的抗热震性能，是加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金的理想刀具材料。

    3 切削试验

    1) 切削试验参数

    粗加工和半精加工选用复合氮化硅刀具，粗车切削速度V=30m/min，半精车V=60m/min，选用机床为车床。

    精加工选用立方氮化硼刀具，V=90m/min，选用机床为数控车床。

    2) 试验效果分析

    复合氮化硅刀具在GV=60m/min时刀具磨损严重，无法完成半精车工作，切削速度仅能达到30～40m/min，但其抗冲击韧性比较好，可以对不规整的毛坯进行粗加工。立方氮化硼刀具在V=90m/min时，刀具轻微磨损，可以继续切削，但刀具磨损后，由于辊身长1900mm，切削时间长，辊身后半段表面粗糙度值增加，满足不了图纸的要求。

    3) 确定切削参数

    通过以上试验结果分析，确定粗车不规整的毛坯时选用复合氮化硅刀具，切削速度V=35m/min，半精车和精车均选用立方氮化硼刀具，半精车V=60m/min，精车V=80m/min。经过多次的使用，证明机床、刀具、切削用量的选择都是比较合理的，用立方氮化硼刀具以车代磨加工喷焊辊子可以得到理想的尺寸精度，形状精度，粗糙度稳定在Ra1.6～0。8µm以内，完全满足设计图纸要求。

    4 立方氮化硼刀具的使用要点

    由于立方氮化硼刀具具有脆性大，塑性差，对冲击的振动载荷比较敏感，所以在使用中应注意以下几个方面的问题。