熟知车削淬火钢刀具选择4要素,选刀不再是难题!

1.什么是淬火钢?

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。但为了提高加工效率,解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题,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。

2.淬火后加工有什么特点?

熟知车削淬火钢刀具选择4要素,选刀不再是难题!

(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=2100~2600MPa,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,属于最难切削的材料。

(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4500MPa。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附近,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7.12W/(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。

3.车削淬火钢的刀具选择有哪几个要素注意?

要素一:合理选择刀具材料,是车削加工淬火钢的重要条件。根据淬火钢的加工特点,刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性,而且要有一定的强度和导热性。

(1)硬质合金:在选择硬质合金刀片时,应优先选择加入适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金,因其单价低,适合单件偶尔性生产,性价比高。

(2)涂层硬质合金刀具:适合HRC45以下硬度工件的加工,相对来讲需低速车削。

(3)热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷:在Al2O3中加入TiC等金属元素并采用热压工艺,适合硬度在HRC40--55度的工件的加工,但尽量避免断续车削。

(3)立方氮化硼(PCBN)材质:它的硬度为HV8000~9000,复合抗弯强度为900~1300MPa,导热性比较高,耐热性为1400℃~1500℃,是刀具材料中最高的。对淬火后硬度在HRC55硬度以上的工件适合,尤其是批量加工效率高、寿命长,综合成本低。

要素二

:综上述,淬火后加工效率高的刀片材质是立方氮化硼,立方氮化硼刀具有整体式、通焊式、复合式、涂层刀片以及非标刀具等结构形式,根据切削工况不同,选择立方氮化硼刀片的结构形式不同。

(1) 淬火后加工余量小,单次吃刀控制在30丝以内的工况,适合选择复合式立方氮化硼刀片、镶嵌式立方氮化硼刀片,复合式PCBN刀片车削淬火钢是精度、光洁度更高,又称为超精密PCBN刀片;镶嵌式CBN刀片刃口多更经济,精度和光洁度能满足大多数工况要求,但略逊于复合PCBN刀片。

(2) 淬火后加工余量大,推荐选择整体立方氮化硼刀片,抗冲击性强、耐磨性好,可大吃刀量车削淬火钢,淬火后加工可1刀或2刀过,无需多次走刀。

(3) 淬火后车槽、精镗加工时,如果机夹数控刀片无法满足高效率加工工艺需求,可定制非标刀具,满足高效率加工工艺需求。同时,也可根据加工需求,在原有立方氮化硼刀片上增加CBN涂层,进一步提高刀具寿命和加工效率。

要素三:淬火后加工时,立方氮化硼刀片牌号的选择规律如下:

(1) 淬火后连续加工,精车刀片牌号BN-H10,BN-H05,BN-H11,BN-H05 C25,BN-H10 C25、BN-S200,粗车刀头牌号BN-S20;

(2) 淬火后断续加工,精车刀片牌号BN-H21,BN-H20,BN-H21 C25;粗车刀头牌号BN-S20。

要素四:切削加工淬火钢的切削参数,主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件形状、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,首先考虑选择合理的切削速度,其次是切削深度,再其次是进给量。

采用立方氮化硼刀具切削淬火钢的参数推荐:

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4.车削淬火钢的案例参数

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