总工告诉你，加工淬火钢零件时刀具怎么选！

1.加工方案的探讨

图1所示为该零件的机械略图，材料：42CrMo，点划线部位为表面火焰淬火区域，硬度54～60HRC，深为3～5mm，其余部位：抗拉强度900～1 100N/mm2，屈服点700 N/mm2。

图 1

从图1中可知，圆弧R920mm x 80.3mm x 120mm为淬火区域，为保证其行位公差及表面粗糙度质量，淬火后选用精铣还是精磨，需结合实际条件综合考虑。传统上，加工淬火后较高硬度的钢件产品，一般都是最先考虑磨削加工，如磨平面、磨外圆及磨内孔等。因为磨削加工尺寸精度容易控制、表面粗糙度等级高；但对于形状复杂不易磨削的部位，通常会选择线切割加工或电火花等加工方式。图1所示的是R920mm的大圆弧，直径近2 000mm，一般的外磨床根本无法实现。之前遇到类似这种产品，首先采用磨削两个切近圆弧的斜面，使得淬火后打磨余量最小化，然后利用预先线切割好一个厚度为3mm的带圆弧样板检测，手工打磨反复修整，以最终加工型面接近图样要求。但实际上无法真正达到图样所要求的理论型线、圆柱度及表面粗糙度等。

在目前机床已经数控化的年代，样板打磨的方法显然已经太落后了，考虑到厂内有多台数控加工中心，只要有合适的高硬度数控刀具、几台立式加工中心同时加工，就有可能保质保量，按时完成交货。

2. 数控

根据数控刀具相关知识，加工淬火钢一般可选以下两种刀具：

（1）硬质合金刀具。有很高的硬度和耐磨性，硬度一般可达74～82HRC，热硬性可达800～1000℃，切削性能比高速钢好，切削速度为100～300m/min，比高速钢高4～10倍，刀具寿命是高速钢的几倍至数十倍，但抗冲击韧性较差。由于其切削性能优良，因此被广泛用作高速切削刀具材料，加工铸铁、冷硬铸铁、短切屑铸铁、淬火钢以及有色金属等。

硬质合金刀片按国际标准分为：P、M、K、N、S、H六大类。P类——主要用于加工钢；M类——主要用于加工不锈钢；S类——主要用于加工耐热合金和钛合金以及特种难加工材料；K类——主要用于加工铸铁、冷硬铸铁和短屑可锻铸铁；N类——主要用于加工有色金属和非金属；H类——适用于加工淬硬材料。其中H类硬质合金主要用于加工淬硬材料，如GCr15淬火钢、Cr12淬火模具钢、T12A高碳淬火钢等。

（2）立方氮化硼（CBN）。在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料，硬度可达7 000～8000HV，耐磨性好，热硬性达1 200℃，立方氮化硼硬度和导热性能仅次于金刚石，主要用于精加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金及硬质合金等难加工材料。

实际中，从所留余量及经济性考虑，我们选用了H类硬质合金。刀具结构：螺钉夹紧的机夹式刀体和圆刀片（见图2）。采用进口Stellram的RDHW1003M0T SP409，刀杆如图3所示，同样采用进口Stellram的7702VRD10WA032R。

图 2

图 3

3. 耐磨板淬火圆弧面的加工过程

（1）耐磨板的简要加工流程：来料退火的锻件先粗铣→调质→半精铣→淬火前粗磨两平面→火焰淬火→粗磨平面（淬火面光出）→精磨平面厚600-0.05 mm→数控铣R920mm及2.5°斜面→去毛刺，检验入库。

（2）数控铣前所留余量约为0～1.25mm（见图4）。

图 4

（3）表面淬火后检测的弧面硬度点（每件长度方向测3点）95.6%集中在57～60HRC；其余4个硬度点为60～60.5 HRC（申请让步接受）。

（4）表1所示是数控精铣R920mm及2.5°斜面所选用的切削参数。

表 1

切削宽度采用≤0.05mm，较高的主轴转速及较低的进给速度可以保证圆弧面较好的表面粗糙度。

（5）实际装夹、加工形式。实际数控编程采用先铣2.5°斜面，再按同一方向每次以0.05mm的量向中线逐步推进，依次铣完整个斜面圆弧。零件装夹形式如图5所示。

图5

4. 耐磨板的成品加工尺寸

经过圆弧R920mm及其斜面的数控精铣后，再修磨一些倒角、毛刺，便完成了耐磨板产品的机加工程序。如图6所示是数控精铣前的半成品，图7所示是精铣加工完成后的产品，其行位公差、R920mm部位的硬度和尺寸精度及其表面粗糙度等均符合图样要求如表2所示，经品质检验人员检验合格，及时完成了入库工作。

图6

图7

表 2

5. 结语

通过上面耐磨板加工的实例，我们可知：数控加工中心配以进口Stellram的H类硬质合金刀片，可以有效地解决冶金设备上大多数的淬火钢、高硬度钢铣削加工难题；替代了传统加工淬火曲面只能依靠样板打磨反复修正的落后方式，不但提高了加工效率，而且保证了型面高精度的要求。所以说，随着现代制造业对机械加工不断提出更高的要求，超硬新材料刀具的研究以及机床数控化是目前机械制造业的必然发展之路。

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關鍵字: 划线 淬火 有色金属