總工告訴你，加工淬火鋼零件時刀具怎麼選！

1.加工方案的探討

圖1所示為該零件的機械略圖，材料：42CrMo，點劃線部位為表面火焰淬火區域，硬度54～60HRC，深為3～5mm，其餘部位：抗拉強度900～1 100N/mm2，屈服點700 N/mm2。

圖 1

從圖1中可知，圓弧R920mm x 80.3mm x 120mm為淬火區域，為保證其行位公差及表面粗糙度質量，淬火後選用精銑還是精磨，需結合實際條件綜合考慮。傳統上，加工淬火後較高硬度的鋼件產品，一般都是最先考慮磨削加工，如磨平面、磨外圓及磨內孔等。因為磨削加工尺寸精度容易控制、表面粗糙度等級高；但對於形狀複雜不易磨削的部位，通常會選擇線切割加工或電火花等加工方式。圖1所示的是R920mm的大圓弧，直徑近2 000mm，一般的外磨床根本無法實現。之前遇到類似這種產品，首先採用磨削兩個切近圓弧的斜面，使得淬火後打磨餘量最小化，然後利用預先線切割好一個厚度為3mm的帶圓弧樣板檢測，手工打磨反覆修整，以最終加工型面接近圖樣要求。但實際上無法真正達到圖樣所要求的理論型線、圓柱度及表面粗糙度等。

在目前機床已經數控化的年代，樣板打磨的方法顯然已經太落後了，考慮到廠內有多臺數控加工中心，只要有合適的高硬度數控刀具、幾臺立式加工中心同時加工，就有可能保質保量，按時完成交貨。

2. 數控

根據數控刀具相關知識，加工淬火鋼一般可選以下兩種刀具：

（1）硬質合金刀具。有很高的硬度和耐磨性，硬度一般可達74～82HRC，熱硬性可達800～1000℃，切削性能比高速鋼好，切削速度為100～300m/min，比高速鋼高4～10倍，刀具壽命是高速鋼的幾倍至數十倍，但抗衝擊韌性較差。由於其切削性能優良，因此被廣泛用作高速切削刀具材料，加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短切屑鑄鐵、淬火鋼以及有色金屬等。

硬質合金刀片按國際標準分為：P、M、K、N、S、H六大類。P類——主要用於加工鋼；M類——主要用於加工不鏽鋼；S類——主要用於加工耐熱合金和鈦合金以及特種難加工材料；K類——主要用於加工鑄鐵、冷硬鑄鐵和短屑可鍛鑄鐵；N類——主要用於加工有色金屬和非金屬；H類——適用於加工淬硬材料。其中H類硬質合金主要用於加工淬硬材料，如GCr15淬火鋼、Cr12淬火模具鋼、T12A高碳淬火鋼等。

（2）立方氮化硼（CBN）。在高溫高壓下製成的一種新型超硬刀具材料，硬度可達7 000～8000HV，耐磨性好，熱硬性達1 200℃，立方氮化硼硬度和導熱性能僅次於金剛石，主要用於精加工淬硬鋼、耐磨鑄鐵、高溫合金及硬質合金等難加工材料。

實際中，從所留餘量及經濟性考慮，我們選用了H類硬質合金。刀具結構：螺釘夾緊的機夾式刀體和圓刀片（見圖2）。採用進口Stellram的RDHW1003M0T SP409，刀杆如圖3所示，同樣採用進口Stellram的7702VRD10WA032R。

圖 2

圖 3

3. 耐磨板淬火圓弧面的加工過程

（1）耐磨板的簡要加工流程：來料退火的鍛件先粗銑→調質→半精銑→淬火前粗磨兩平面→火焰淬火→粗磨平面（淬火面光出）→精磨平面厚600-0.05 mm→數控銑R920mm及2.5°斜面→去毛刺，檢驗入庫。

（2）數控銑前所留餘量約為0～1.25mm（見圖4）。

圖 4

（3）表面淬火後檢測的弧面硬度點（每件長度方向測3點）95.6%集中在57～60HRC；其餘4個硬度點為60～60.5 HRC（申請讓步接受）。

（4）表1所示是數控精銑R920mm及2.5°斜面所選用的切削參數。

表 1

切削寬度採用≤0.05mm，較高的主軸轉速及較低的進給速度可以保證圓弧面較好的表面粗糙度。

（5）實際裝夾、加工形式。實際數控編程採用先銑2.5°斜面，再按同一方向每次以0.05mm的量向中線逐步推進，依次銑完整個斜面圓弧。零件裝夾形式如圖5所示。

圖5

4. 耐磨板的成品加工尺寸

經過圓弧R920mm及其斜面的數控精銑後，再修磨一些倒角、毛刺，便完成了耐磨板產品的機加工程序。如圖6所示是數控精銑前的半成品，圖7所示是精銑加工完成後的產品，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圖樣要求如表2所示，經品質檢驗人員檢驗合格，及時完成了入庫工作。

圖6

圖7

表 2

5. 結語

通過上面耐磨板加工的實例，我們可知：數控加工中心配以進口Stellram的H類硬質合金刀片，可以有效地解決冶金設備上大多數的淬火鋼、高硬度鋼銑削加工難題；替代了傳統加工淬火曲面只能依靠樣板打磨反覆修正的落後方式，不但提高了加工效率，而且保證了型面高精度的要求。所以說，隨著現代製造業對機械加工不斷提出更高的要求，超硬新材料刀具的研究以及機床數控化是目前機械製造業的必然發展之路。

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