PCBN刀具精密硬态切削淬硬轴承钢的试验研究
4 已加工表面完整性
用硬态切削取代磨削加工，其主要问题集中体现在如何保证获得理想的加工表面粗糙度、形状精度和加工表面状态。尤其当进给量和切削深度较小时，径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，淬硬轴承钢的延伸率小、塑性低，易形成良好粗糙度加工表面。如果机床和夹具具有足够的刚性，在合理切削条件下还可实现淬硬轴承钢的纳米切削。
选取5种不同硬度的GCr15轴承钢进行切削加工时发现，工件硬度超过HRC50时，硬度越高其表面粗糙度越好。这是因为当工件硬度大于HRC50时，切削力和切削热都有所下降，使得切削过程中工件的热膨胀和金属软化效应的作用减小，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轴承钢时发现工件表层和亚表层的组织状态有所变化，其微观组织由白色的未回火层和黑色的过回火层组成，是超细晶粒结构的奥氏体和马氏体的混合组织，表面呈白色，也称做“白层”，而且由于氧化磨损、扩散磨损和磨料磨损等机理的作用使工件亚表层的元素含量也发生了变化。
试验结果显示硬态切削后工件表面都为残余压应力，最大压应力位于工件表面以下50µm处，而磨削后工件的最大压应力主要集中在工件表面。残余应力与材料的成分、组织和缺陷一样，对工件的机械性能有较大影响，多数情况下必须控制残余应力的性质、大小及其分布规律。硬态切削过程中残余应力的产生被认为与切削热的形成及热源的移动速度、切削刃的几何形状、工件材料与刀具磨损等因素关系密切。目前关于残余应力和白层的形成尚未有明确的研究成果。
5 结论
1) PCBN刀具切削淬硬GCr15轴承钢时径向力Fy最大，其次是主切削力Fz和轴向力Fx，粗加工切削力大致为精加工的6~9倍。
2) 硬态切削过程易形成锯齿形切屑，其作用机理为工件材料在巨大的压应力作用下宏观和微观断裂，生成锯齿形切屑的临界硬度为HRC50。
3) PCBN刀具的前刀面和后刀面磨损形式显示出刀具保持刃口的能力很强，这有利于PCBN刀具在切削淬硬钢时实现以车代磨。
4) 硬态切削后已加工表面为残余压应力，这对提高工件的寿命是有利的。硬态切削表面粗糙度可达到粗磨的精度，采用超硬材料PCBN刀具对淬硬轴承钢的精密切削加工是可行的