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难切削材料(淬火钢)加工技术

概述淬火钢是指金属经过淬火后,组织为马氏体,硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。 加工淬火钢的传统方法是磨削。但为了进步加工效率,解决工件外形复杂而不能磨削和淬火后产生外形和位置误差的题目,往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。, E) j5 P0 R* r- m# F& M0 a
淬火钢的切削特点  (1)硬度高、强度高,几乎没有塑性:这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50~60时,其强度可达σb=2100~2600 MPa,按照被加工材料加工性分级规定,淬火钢的硬度和强度均为9a级,属于*难切削的材料。 (2)切削力大、切削温度高:要从高硬度和高强度的工件上切下切屑,其单位切削力可达4500 MPa。为了改善切削条件,增大散热面积,刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动,要求要有较好的工艺系统刚性。 (3)不易产生积屑瘤:淬火钢的硬度高、脆性大,切削时不易产生积屑瘤,被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。 (4)刀刃易崩碎、磨损:由于淬火钢的脆性大,切削时切屑与刀刃接触短,切削力和切削热集中在刀具刃口四周,易使刀刃崩碎和磨损。 (5)导热系数低:一般淬火钢的导热系数为7.12 W/(m·K),约为45号钢的1/7。材料的切削加工性等级是9a级,属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低,切削热很难通过切屑带走,切削温度很高,加快了刀具磨损。
0 I- U/ F, v! H" @9 U淬火钢的切削刀具材料(资料来源www.hlcbn.com)  根据工件硬度和加工参数常选用涂层硬质合金,陶瓷刀片,立方氮化硼刀片[1]。涂层硬质合金:适合HRC45以下硬度工件,相对来讲需低速切削。陶瓷刀具:适合硬度在HRC40--55度的工件,但尽量避免断续切削。立方氮化硼刀片:HRC55度以上*为适合,立方氮化硼刀片分两种,焊接复合式立方氮化硼刀片一般吃刀深度在0.3mm以下为佳。 吃刀深度在0.3mm以上,或者有断续加工的淬硬钢可考虑用整体式立方氮化硼刀片。
. |; \  J7 z# l" [淬火钢的切削用量  切削加工淬火钢的切削用量,主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时,首先考虑选择公道的切削速度,其次是切削深度,再其次是进给量。 (1)切削速度:一般的淬火钢耐热性在200℃~600℃,而硬质合金的耐热性为800℃~1000℃,陶瓷刀具的耐热性为1100℃~1200℃,立方氮化硼的耐热性为1400℃~1500℃。除高速钢外,一般淬火钢达到400℃左右时,它的硬度开始下降,而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时,充分利用上述这一特性,切削速度不宜选择太低或太高,以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看,不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度,硬质合金刀具Vc=30~75 m/min;陶瓷刀具Vc=60~120 m/min;立方氮化硼刀具Vc=100~200 m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时,应降低切削速度,一般约为上面*低切削速度的1/2。在连续切削时的*佳切削速度,以切下的切屑呈暗红色为宜。 (2)切削深度:一般根据加工余量和工艺系统刚性选择,一般情况下,αp=0.1~3 mm。 (3)进给量:一般为0.05~0.4 mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时,为了减小单位切削力,应当减小进给量,以防崩刃和打刀。# J) }4 D( y" V/ H
淬火钢的切削实例  (1)车冷镦轴承滚子模具顶杆,材质为合金工具钢Crl2MoV,淬火后硬度为HRC62~66。由于工件细长,怕淬火,变形大,留了2 mm的余量,给磨削带来困难,改为车削。刀具几何参数是:γ。=-8o,α。=8oκr=75o,κ'r=15o,γε=0.5mm。切削用量是:νc=35 m/min,aP=0.3~0.5mm,f=0.1~0.2mm/r。刀具耐用度为55min,表面粗糙度为Ra=3.2~1.6μm。 (2)刨淬火后的高速钢,材质为W18Cr4V,硬度为HRC64,工件尺寸120mm×40mm。刀具材料为YM052硬质合金。刀具几何参数是:γ。=-10o,α。=6o~8o,κr=45o,κ'r=15o,γs=-10o,γε=1mm。切削用量是:νc=8 m/min,aP=0.5~0.8mm,f=0.1~0.15mm/行程,刀具耐用度为21min,表面粗糙度为Ra=3.2μm。 (3)用立方氮化硼刀具车削淬火后的轴承钢(GCrl5),硬度为HRC62。工件为轴承外环。刀具几何参数是:γ。=-6o,α。=8o,κr=45o,κ'r=45o,γε=1.2mm,λs=0o。切削用量是:νc=115 m/min,aP=0.3mm,f=0.1~0.2 mm/r。刀具耐用度为55min,表面粗糙度为Ra=1.6μm。 (4)钻铰淬火钢小孔,工件材质为GCrl5,淬火后的硬度为HRC58~60。钻孔直径为声ψ4(+0.03,0)mm,深为10mm。此孔是产品改进后加钻的。钻头和铰刀的材质为YG6X硬质合金,钻头形式为非标准麻花钻,铰刀为双刃铰刀,采用钻铰两道工序,使用的机床是台式钻床。切削速度为νc=15.5 m/min,手动进给。刃磨一次钻头可钻100多个孔,铰孔200个以上,质量完全符合工艺要求。
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