第五节 再制造机械加工技术
机械加工是再制造工程中最常用的方法，既可作为独立的手段直接对废旧零部件进行加工，也可与其他再制造技术（如焊接、电镀、喷涂等）配合作为再制造机械加工成形方法。再制造机械加工的对象是废旧或经过表面处理的零件，失效零部件的失效形式和加工表面多样，一般加工余量小，原有的定位基准多已破坏，给装夹定位带来困难；另外，待加工表面性能已定，一般不能用工序来调整，只能以加工方法来适应它，给组织生产带来困难。机械加工的目的是通过加工完成再制造构件应有的尺寸公差与配合及性能要求。
国外再制造方式多以机械加工为主的尺寸修理法和换件法，即通过车削、磨削等方式对磨损量超差的零件进行机械加工，恢复零件的尺寸公差与配合要求，但是无法达到产品原设计时的尺寸要求。对于无法再制造的易损件，则通过更换新件来保证再制造产品的质量。尺寸修理法和换件法，一方面限制了废旧零部件利用率的提高，另一方面也会从总体上影响产品零部件的互换性，无法满足原设计尺寸要求，也不能提升易磨损零件表面的性能。
国内再制造技术中，大量运用了表面工程技术，针对磨损后尺寸超差的零件，为了达到尺寸恢复或性能强化的目的，在磨损表面上采用喷涂、电刷镀、堆焊、激光熔覆等方法，使其具有一层再制造的耐磨涂层，然后对该涂层再进行切削加工，恢复零件的原始尺寸精度和表面粗糙度等。再制造涂层的切削加工方法应用最广泛的是磨削和车削，此外还有铣削和刨削等。
一、再制造涂层切削加工的特点
再制造涂层的切削加工具有以下特点。
1）加工过程中冲击与振动大。金属堆焊层因其外表面高低不平、内部硬度不均匀、热喷涂层内有硬质点及孔隙等，会使加工时的切削力呈波动状态，致使加工过程产生较大的冲击与振动。因此，机床—夹具—工件—刀具工艺系统的刚性要好，对刀刃或砂轮砂粒的强度提出了更高的要求。
2）刀具容易崩刃和产生非正常磨损。金属堆焊层坚硬的外皮、砂眼、气孔等和热喷涂层内部的硬质点（碳化物、硼化物等），再加上切削过程中的振动和冲击负荷，使刀刃或砂轮砂粒产生崩刃和划沟等非正常磨损，失去切削能力。
3）刀具耐用度低。金属堆焊层、热喷涂层一般都具有较高的硬度与耐磨性，特别是高硬度的金属堆焊层和热喷涂层，加工时产生较大的切削力和切削热。例如，Ni60高硬度喷熔层的车削，切削力比45钢大30%，切削温度比45钢高41℃（高出约10%），因而加速了刀刃或砂轮砂粒的磨损，给切削加工带来困难，甚至难以进行切削加工。由于刀具耐用度低，限制了切削用量的提高，使生产效率降低。
4）热喷涂层易剥落。热喷涂层与基体的结合以机械结合为主，结合强度一般为30～50MPa；涂层的厚度一般较薄，切削加工时，当切削力超过一定限度时，涂层易剥落。
5）涂层易烧蚀或产生裂纹。热喷涂层磨削加工时，由于产生的热量大，表面容易被烧损和产生裂纹，切削加工时应使用冷却润滑液。
二、再制造涂层的加工方法
再制造涂层的加工方法主要有车削加工、磨削加工和特种加工。
1. 车削加工
再制造构件通过不同的表面工程技术获得恢复层，从而修复零件的表面尺寸，由于采用的材料和工艺不同，恢复层的材质、厚度、表面硬化以及层内组织各不相同，恢复层的硬度和耐磨性显著提升，对其进行切削加工时，产生的振动与冲击较大，修复层的切削加工性较差。针对不同的恢复层材质和切削工艺要求，应选择与之匹配的切削刀具，如堆焊层的粗加工可选用硬质合金YG8、YT5、YC201等，精加工可选用硬度较高、耐磨性较好的硬质合金YT15、TW3、YM201。
热喷涂层最大的特点就是具有高的硬度和高的耐磨性，其硬度可达50～70HRC，当进行切削加工时，刀具材料应具有高的硬度、高的耐磨性、足够强的抗弯强度与韧性。
2. 磨削加工
磨削适用于难加工热喷涂层构件的精加工，如外圆、内圆、平面以及各种成形表面（齿轮、螺纹、花键等），与其他难加工材料相比，涂层磨削加工的生产效率较低，磨削精度可达IT6～IT5级，表面粗糙度值可达0.80～0.20μm。但是磨削加工时，磨削砂轮容易迅速变钝而失去切削能力，大的径向分力会引起加工过程的振动，以及磨削热容易烧伤表面使加工表面产生裂纹等，影响切削加工表面质量以及生产效率的提高。磨削用砂轮主要有人造金刚石砂轮、绿色碳化硅砂轮以及人造金刚石砂轮。
3. 特种加工
近年来出现了一些先进的特种加工技术，如电解磨削、超声振动车削、磁力研磨抛光等。电解磨削是利用电解液对被加工金属的电化学作用和导电砂轮对加工表面的机械磨削作用，达到去除金属表面层的一种方法。电解磨削热喷涂层具有生产率高、加工质量好、经济性好、适用性强、加工范围广等特点，是加工热喷涂层新的加工方法。超声振动车削是使车刀沿切削速度方向产生超声高频振动进行车削的一种加工方法。它与普通车削的根本区别在于，超声振动车削刀刃与被切金属形成分离切削，即刀具在每一次振动中仅以极短的时间完成一次切削与分离；而普通车削的刀刃与被切金属则是连续切削的，刀刃与被切金属没有分离。磁力研磨抛光是将磁性研磨材料放入磁场中，磨料在磁场力作用下沿磁力线排列成磁力刷，将工件置于N和S磁极中间，使工件相对于两极均保持一定的间隙，当工件相对于磁极转动时，磁性磨料将对工件表面进行研磨。